智能电饭煲控制系统的设计与实现.docx

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1、摘要在当今科技发达的时代，智能科技成为了我们生活中必不可少的生活帮手，在家用电器中运用智能科技可以使我们的生活更加方便。电饭煲因其安全、简便、实用而普及到千家万户。随着科技的不断发展，这类小家电也在不断的完善和提升自己，并向着智能化、节能化、网络化的方向发展。智能电饭煲的设计原则就是“方便人们的生活”。该系统在硬件上采用STM32F103微处理器作为系统的主控芯片，利用1CD12864作为系统的显示单元，使用矩阵按键作为系统的输入模块，使用DS18B20作为系统温度监测模块，使用DCB202加热管作为系统的加热模块，选用ESP8266作为系统的无线通信模块，电源控制模块选用AC220DC12V

2、模块，同时该系统还可以通过远程上位机对电饭煲的功能进行操控，可以通过上位机进行预约煮饭，煲汤功能。本文从实用性、智能化、节约成本、环保节能等角度出发，对智能电饭煲控制系统的硬件、软件进行了详细设计。按照实现功能对硬件、软件进行了功能划分，并对各部分的原理、实现方法进行了详细说明。关键词：智能；电饭煲；传感器AbstractIntoday,seraofadvancedscienceandtechno1ogy,inte11igenttechno1ogyhasbecomeanindispensab1ehe1perinour1ife.Theapp1icationofinte11igenttechno1

3、ogyinhouseho1dapp1iancescanmakeour1ifemoreconvenient.E1ectricricecookershavebeenpopu1arizedtothousandsofhouseho1dsbecauseoftheirsafety,simp1icityandpractica1ity.Withthecontinuousdeve1opmentofscienceandtechno1ogy,thiskindofsma11househo1dapp1iancesarea1soconstant1yimprovingandimprovingthemse1ves,andto

4、wardthedirectionofinte11igent,energy-saving,networkingdeve1opment.Thedesignprincip1eofinte11igentricecookeristomakepeop1es1ifeconvenient.ThesystemusingmicroprocessorSTM32F103asonhardwaresystemofthemaincontro1chip,using1CD12864asadisp1ayunitinthesystem,asasystemusingamatrixkeyinputmodu1e,usingDS18B20

5、astemperaturemonitoringmodu1e,usingDCB202heatingtubeastheheatingmodu1esystem,ESP8266chosenasthesystemofthewire1esscommunicationmodu1e,powercontro1modu1echoosesAC220DC12Vmodu1e,atthesametime,thesystemcana1sothroughtheremotePCtocontro1thefunctionofthericecooker,canthroughthePCtomakecooking,soup.Inthis

6、paper,thehardwareandsoftwareofthecontro1systemofinte11igente1ectricricecookeraredesignedindetai1fromtheperspectivesofpractica1ity,inte11igence,costsaving,environmenta1protectionandenergysaving.Accordingtotherea1izationfunction,thehardwareandsoftwarearedividedintofunctions,andtheprincip1eandrea1izati

7、onmethodofeachpartareexp1ainedindetai1.Keywords：Inte11igentRiceCookerTheSensor摘要IAbstractII第1章绪论11.1 课题背景11.2 目的和意义11.3 国内外发展现状21.3.1 国外发展现状2132国内发展现状21.4 课题研究内容3第2章方案设计42.1 需求分析42.2 主控制器选择42.3 显示模块的选择62.4 温度传感器的选择82.5 加热模块的选择92.6 无线模块的选择10本章小结12第3章系统硬件设计133.1 总体方案确定133.2 主控制器硬件设计133.2.1 复位电路143.2.2

8、 时钟电路153.3 温度传感器电路设计163.4 显示电路设计173.5 输入模块电路设计183.6 加热模块电路设计183.7 电源电路设计19本章小结20第4章系统软件设计214.1 系统开发环境介绍214.2 主程序设计224.3 加热功能程序设计234.4 按键程序设计234.5 终端软件程序设计244.6 无线模块的配置及收发流程25本章小结28第5章系统调试295.1 硬件程序调试295.1.1 硬件环境295.1.2 硬件调试295.2 软件程序调试305.3 传感器调试315.4 系统联调31本章小结31结论32致谢33参考文献34附录1译文36附录2英文参考资料39附录3硬

9、件原理图43附录4程序清单44第1章绪论1.1 课题背景早在20世纪早期，电子智能控制技术就已经发展起来了，并最先被应用于工业生产中，其后随着控制理论、微电子技术和传感技术的发展，在操作复杂度、可控对象、稳定性、经济性等方面均得到了完善，目前电子智能控制技术在家用电器、汽车电子、智能电源保护、电力自动化和电动工具等领域得到很广泛的应用，以促进产品智能化和信息化程度的提高。智能化家电，指运用现代最新科技研制开发的新一代具有智能功能的家用电器。它所涉及的高新技术领域十分广泛，其中包括：多媒体技术、数字技术、模糊控制技术、太阳能技术、专家系统、人工智能、生物技术等。电饭煲，又称作电锅、电饭锅。是利用

10、电能转变为内能的炊具，常见的电饭锅分为保温自动式、定时保温式以及新型的微电脑控制式三类。现在已经成为日常家用电器，电饭煲的发明缩减了很多家庭花费在煮饭上，在今天，电饭煲已经成了家庭必备的电器之一。电饭煲最初是机械式控制，这种控制方式具有结构简单、技术门槛低、价格便宜等优点，但同时也有功能单一、控制方式不灵活等不足之处。近年来，随着电子技术的发展，元器件的制造成本不断下降，电饭煲也迎来了智能化的春天。智能电饭煲修改过去功能简单的煮饭模式，将煮食这一事件细分为煮饭、煲汤、煮粥等多种任务模式，此外还具有预约定时，自动保温及功率选择等功能，提升了产品的人性化设计，使得煮食过程更加方便、快捷，满足了人们

11、的需求。1.2 目的和意义电饭煲因其安全、简便、实用而普及到千家万户。随着科技的不断发展，这类小家电也在不断的完善和提升自己，并向着智能化、节能化、网络化的方向发展。本课题研究的是智能电饭煲的硬件和软件的设计以及煮饭功能的实现过程。智能家用电器不仅仅实现了产品的原始属性，更融入了我们人类的智慧结晶。例如，在空调、电磁炉、微波炉、洗衣机、电冰箱、电视机等生活家电上，电控板的身影无处不在，而一台高档汽车采用的电子智能控制装置更高达20多处。而如今随着社会的发展和现在人们生活节奏的加快，越来越多的工薪层的人们更是忙碌，除了工作，剩余的时间也越来越少,谁都想越来越多的智能家电在我们身边应用。比如，清晨

12、6点10分，全家还在熟睡中，智能系统已让电饭煲把饭煮好，本课题就是在这样的背景下设计的。此系统支持预约煮饭，可灵活方便地安排煮饭时间，从而进一步实现智能家庭的梦想。通过本次设计掌握产品设计的流程，能熟练的使用STM32单片机，并根据设计要求选择合适的元器件，通过模块框图到总体电路图再到调试，充分理解了相关软件。本次设计的意义在于通过选认元件、连线焊接、调试检测等过程，锻炼自己的动手能力，从而综合性地巩固所学知识。通过这次设计我学会了综合的运用所学专业知识去分析、解决实际问题，较熟练地掌握了通过文献检索、资料查询从而获取新知识的方法，巩固了计算机软件、硬件和应用系统设计的基本能力。1.3 国内外

13、发展现状1.3.1 国外发展现状随着以计算机技术为核心的信息技术，特别是数字化技术、多媒体技术和网络技术的飞速发展，智能家电产业也在迅速崛起。国外著名的电脑和家电企业如IBM、夏普、微软、英特尔、松下、NEC、东芝等都大力开发研制自己的智能电饭煲产品。作为传统家电代表，电饭煲也已融入到系统化的信息家电系统中，它的功能已不再只是单纯的煮饭，功能齐全、操作简便、人性化的界面，烹调过程自动化，甚至是网络控制的信息化电饭煲已成为现代人的新需求。伴随着生活水平的提高，电饭煲的智能化和网络化将成为一种趋势，机械式饭煲必将退出市场舞台。智能化家电，指运用现代最新科技研制开发的新一代具有智能功能的家用电器。它

14、所涉及的高新技术领域十分广泛，其中包括：多媒体技术、数字技术、模糊控制技术、太阳能技术、专家系统、人工智能、生物技术等。而人工智能的载体通过传统的逻辑电路实现显然是不现实的，而通过嵌入式系统就能轻松实现。嵌入式系统是将计算机硬件和软件结合起来，构成一个专门的计算装置，完成特定的功能和任务。1.3.2 国内发展现状在科学技术进步、日新月异的今天，节能、高效、环保的观念逐渐深入人心，人们对家电智能化的要求也越来越高。在今天，电饭煲已经成了家庭必备的电器之一。电饭煲最初是机械式控制，这种控制方式具有结构简单、技术门槛低、价格便宜等优点，但同时也有功能单一、控制方式不灵活等不足之处。2017年，我国电

15、饭煲整体市场的平均单价较2016年上升7.2%,IH电饭煲销量的增大是我国电饭煲市场平均单价上升的主要因素。IH电饭煲，是一种依靠磁力线穿透锅体进行加热，具有加热快、四周加热均匀、强大的火力、优秀热传导力、更省电、优秀热对流性等优点。我国IH电饭煲线下市场占有率相对较高，2017年累计零售额占比达到51.8%。线上市场中，IH电饭煲的占有率正在不断上升，2017年的产品平均单价上升幅度达45%。我国IH电饭煲市场的增大拉动了我国电饭煲整体市场销售额不断上升。从电饭煲行业的竞争情况来看，美的、苏泊尔、松下三大品牌保持市场前三的领头位置，大松电饭煲继续位列第四，而互联网品牌小米的排名由2016年的第十位上升至第五位，由此可见，除传统的电器品牌外，互联网品牌也在电饭煲市场占据一席之位。在国内外品牌竞争中，我国本土品牌占据69.7%的市场份额，领先于国外品牌，我国本土电饭煲行业竞争实力较强。1.4 课题研究内容本设计将电饭煲的煮食这一过程细分为煮饭、煲汤、保温多种工作模式。控制系统可对电饭煲的温度进行实时监测，并以此灵活调节火力大小，自动完成煮食过程。控制系统支持对煮饭时间进行提前预约，定时时间到后自动进行煮饭，煮饭结束后自动转入保温模式，同时该系统还具有远程控制功能，用户可以通过上位机软件，在平板或PC端对智能电饭煲进行控制。此系统提高了电饭煲煮食自动化水平，提升了产品的