智能烤箱控制系统的设计与实现.docx

《智能烤箱控制系统的设计与实现.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《智能烤箱控制系统的设计与实现.docx（45页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、随着网络和通信技术的发展以及信息水平的提高，为智能家居设备的开发做好了充分的准备，智能家居设备发展迅速。目前，家用电器的基本性能无法打动用户，用户希望厨房电器更加自动化和减少并减少用于烹饪的时间。本文设计了一个基于STC89C52微控制器的智能烤箱温度控制系统，详细论述了该系统的软硬件设计过程。智能烤箱控制系统主要分为硬件部分以及软件部分。其中，硬件部分包括STC89C52单片机，DS18B20温度传感器，三组按钮，蜂鸣器警报系统，制热制冷继电器控制，1CDI6021CD显示，电位器和电源。软件部分则包括主程序的输入，运算系统的控制程序和多种功能成功实现的模块程序。关键词：单片机；智能烤箱；温

2、度控制AbstractWiththedeve1opmentofnetworkandcommunicationtechno1ogyandtheimprovementofinformation1eve1,fu11preparationshavebeenmadeforthedeve1opmentofsmarthomeequipment,andsmarthomeequipmenthasdeve1opedrapid1y.Atpresent,thebasicperformanceofhouseho1dapp1iancescannotimpressusers.Usershopethatkitchenapp1

3、ianceswi11bemoreautomatedandreduceandreducethetimeforcooking.Inthispaper,aninte11igentoventemperaturecontro1systembasedonSTC89C52microcontro11erisdesigned,andthesoftwareandhardwaredesignprocessofthesystemisdiscussedindetai1.Theinte11igentoventemperaturecontro1systemconsistsofhardwareandsoftware.Hard

4、wareinc1udesSTC89C52sing1echipmicrocomputer,DS18B20temperaturesensor,threegroupsofbuttons,buzzera1arm,re1aycontro1,1CD16021iquidcrysta1disp1ay,potentiometerandpowersupp1y.Thesoftwarepartinc1udesmainprogram,operationcontro1programandvariousfunctionrea1izationmodu1eprograms.Keywords：Microcontro11erInt

5、e11igentovenTemperaturecontro1摘要1AbstractI1第1章绪论11.1 课题背景11.2 目的和意义11.2.1 课题目的11.2.2 课题意义21.3 国内外研究历史与现状21.4 课题主要研究内容3第2章系统整体方案设计42.1 系统的技术指标42.2 系统CPU选择42.3 显示模块选择62.4 温度传感器模块选择72.5 系统设计方案92.6 结9第3章系统硬件设计103.1 系统功能设计103.2 STC89C52单片机核心系统电路设计113.3 5V电源电路设计153.4 液晶显示模块电路设计153.5 按键电路设计173.6 DS18B20温度传

6、感器模块电路设计173.7 蜂鸣器报警电路设计183.8 5V继电器控制电路设计19本章小结20第4章系统软件设计214.1 开发环境介绍214.1.1 编程语言选择214.1.2 Kei1程序开发环境214.1.3 STC-ISP程序烧录软件介绍224.1.4 CH340串口程序烧写模块介绍234.2 主程序设计244.3 DS18B20温度传感器程序设计254.4 蜂鸣器报警程序设计264.5 输入模块程序设计26本章小结27第5章系统调试285.1 单片机系统调试285.2 温度采集电路的调试285.3 显示电路的调试29本章小结30结论31致谢32参考文献33附录1译文34附录2英文参

7、考文献35附录3电路原理图37附录4源程序代码38第1章绪论1.1 课题背景科学技术水平日新月异，人们的消费水平也不断提升，人们开始注重生活水平的提升。其中衣、食、住、行是生活上最基本的需求，“民以食为天”，因此烹饪美食的厨房也必然成了家里的享受生活的重要核心地带。当下厨房设计从传统的独立小间逐渐延伸到餐厅和客厅，厨房逐渐编程了人们的副客厅，厨房的产品也变得更智能化、更人性化、更有科技感。过去消费者重点关注基本性能，例如烤箱产品的“温控范围”、“加热速度”等，现在基本性能的买点已经不能打动用户，用户在厨房里希望最大程度的解放双手，热衷于具有自动化功能的设计。在家电制造行业里，智能化已经引领消费

8、的潮流，新生代用户人群倾向选择智能产品。家电升级转型，智能化是必然途径，智能化加强家电和用户之间、家电与家电之间的粘度。家庭中的家电之间能互相通信，就形成一个集合，构成智能家居场景。通过市场走访及用户需求调研，数据反应用户接受偏向智能化的控制烤箱进行烹饪的方式，这样用户既能享受美食，同时又能简单易懂的操作。这种偏向智能化的烤箱跟以前老式烤箱对比，用户完全不用担心煮食的效果。基于以上几条，同时结合市场新品开发的需求，研发一个智能烤箱控制系统的设计，通过该系统实现了烤箱智能化的控制，可以时刻控制烤箱。1.2 目的和意义温度控制在工业生产过程和日常生活中都起着非常重要的作用。温度控制是工业控制中非常

9、重要的一环。温度控制的质量通常会影响最终产品的质量。在日常生活中，温度太低无法满足人们的需求，温度太高会导致能源的巨大浪费。特别是在当前全球能源非常有限的情况下，有必要掌握温度控制。1.2.1 课题目的烤箱用途广泛，适用于化学气体和食品烘烤，减轻基材应力，固化油墨，干燥膜薄膜等，并广泛用于电子设备，电机，通信等。电镀，塑料，金属化学,食品，印刷，制药等领域的精密烘烤不仅适用于工业加工，还适合日常生活中的某些物体的烘烤。随着现代工业生产和生活要求的不断提高，此过程中的温度控制器变得越来越准确，通用，人性化，更安全，更稳定，其成本和实用性也为人们所用。这很重要。它不能被忽略。因此，如果能够提高炉子

10、的温度控制技术，许多人的日常生活将变得更加便捷，并在节约能源方面起重要作用。1.2.2 课题意义精准的温控提升了产品的品质，通过科学合理的制定出完善的管理对策，能够有效提升人们在实际生活过程中的烤箱使用频率，通过烤箱功能的提升使人们对于烤箱的使用率提升，以此来普及烤箱的使用频率，提升人们生活质量的同时，提高产品的性能。1.3 国内外研究历史与现状美国的一家公司开发了一款智能烤箱，它具备一些传统的电烤箱没有的功能。这款产品不像常见的智能家电产品那样只简单增加无线WifI通信功能，还内置了CPU处理器、传感器、温度计、摄像头以及可自动称取食材重量的感应电子秤。电烤箱的摄像头可识别食物品类，通过重量

11、感应秤和温度传感器等调整烤箱时间和温度，自动进行烘烤。谷歌推出名为Goog1e助手的智能家居系统，用户可借助Goog1eHome音响的语音控制器功能连接并控制家里的灯光、空调等，该系统能自动家庭成员的声音，每个成员都根据个人的生活习惯设置自己专属的程序。近期，亚马逊正打造一款家庭智能机器人。先由内部员工的家庭进行体验,不久的将来就会将该智能机器人推向消费市场。在国内，国家出台相关政策，全力推动中国智能家电行业的发展。国家旨在规范和引导智能家电的发展方向和市场并先后颁布了智能家电的发展规划与技术规则。专家们通过行业大数据分析推算未来几年智能家电行业的发展趋势,行业产值尤其是智能终端产品规模将飞速

12、增长。巨大的市场前景吸引各个家电企业加大布局力度，国内很多家电企业将智能化定位发展战略，推出中断APP、创建云平台。搭建智能家居平台、开发企业自己的APP在技术上不难实现。由实用技术到功能性创新，未来关注用户健康、美食、生活体验、定制化的智能厨房电器将会越来越多。美的厨房电器的精品厨房率先推出了全语音控制的智能电冰箱等产品，还新增“互联互动”、“自动工作”等一系列智能化功能，希望能够吸引更多消费者的青睐。九阳公司也推出一款功能强大的APP,通过各智能类家电或电子仪表与APP结合起来检测用户的饮食、运动习惯，从而推算用户的健康指数。目前整个智能家居行业大多各自为政、产品自成体系，各系统间不能协同

13、联动，致使市场流通的家用产品在实际场景中用户体验很不好，研发运营费用太高，智能产品无法普及，主要原因由3点；1 .早期国内一些企业很具前瞻性,很早就意识到智能家居系统的发展潜力,致力部署产品线，加大科研力度，希望走在同类企业的前面，所以自行设计非标配的零部件和控制系统，过程中，大家都对技术和协议进行保密，想独占市场，其结果是不同品牌之间的智能产品难以互通互联，甚至同一品牌的智能产品都不能整合，这就对智能家居体系互联互通形成了障碍。2 .智能家居相关国际标准体系还未形成，未能统一实现标准化。各个系统虽然提供了接口，但是不同环节都同时有多种标准并存，无法互相兼容，最终影响了整个智能家居产业的发展。

14、3 .“智能”被滥用，很多智能产品解决的是用户的“伪需求”，未能真正解决用户的痛点。目前绝大多数智能家电以及智能家居都强调联网和互联，很多时候只是利用Wifi达到遥控的目的，大多数还是要人工操控，不能自动识别场景作出相应的行动，用户未能得到“甩手掌柜”的享受；实际上，对于电视机来说都能够联网可能是“智能”，但对于洗衣机来说，或许自动判定洗涤剂的投放量与感应水温更能体现“智能”，不同产品和用户需求有差异，不能为了“智能”而智能。1.4课题主要研究内容本设计主要使用STM89C52单片机为基础设计并开发一个智能烤箱温度控制系统。该系统实现恒温控制，超过范围报警提示的功能。设计主要以STM89C52

15、为控制核心，通过DS18b20温度传感器采集温度，与按键设置的温度上下限比较，如果没有达到下限，制热继电器外接的加热模块持续加热。如果超过上限，制冷继电器外接的风扇转动开始散热。如果超过1分钟温度仍没有恢复到温度上下限范围内，蜂鸣器发出警报。开启定时功能后2分钟过后继电器自动断开停止工作，该系统最终达到恒温控制的要求。第2章系统整体方案设计智能烤箱控制系统在实现的过程中，以温度控制为核心并对系统的技术指标进行了分析，根据方案设计出了系统组成框图同时概述了具体功能，并说明了软件的基本组成，最后介绍了智能控制的发展。2.1 系统的技术指标本课题的任务是应用单片机技术对智能烤箱进行温度控制，硬件设计工作主要包括了掌握温度传感器、数码管显示、键盘输入、放大器件和数模转换工作原理，并由此设计出具体硬件电路；在软件方面则是利用单片机组成控制系统，编程实现键盘数据输入，温度数据采集及时显示和加热控制的功能。本系统以STC89C52单片机为控制核心，利用DS18B20温度传感器与单片机组成的测控系统，检测当前温度并通过单片机的控制实现对烤箱的加热。单片机通过1CD1602显示屏显示当前采样温度值以及键盘输入的设定温度值，通过继电器模拟加热最终完成整个系统的实现。针对以上系统设计，具体技术要求如下：1 .设计温度采集电路；2 .设计键盘、显示接口