智能定時(shí)遙控多功能豆?jié){機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)由主機(jī)和遙控兩個(gè)部分組成。
1. 主機(jī)硬件設(shè)計(jì)
主機(jī)部分由穩(wěn)壓電源、HT46R65單片機(jī)、鍵盤輸入電路、顯示電路、缺水檢測(cè)電路、自動(dòng)加水電路、電機(jī)控制電路、加熱控制電路、小功率加熱電路、測(cè)溢出檢測(cè)電路(沸騰檢測(cè)電路)、82度檢測(cè)電路、紅外接收電路、報(bào)警指示電路等組成。主機(jī)的硬件框圖如圖1所示。
圖1:智能定時(shí)遙控多功能豆?jié){機(jī)的主機(jī)硬件框圖。 |
穩(wěn)壓電源電路主要由降壓變壓器T1、整流橋D1、濾波電容C2、C3、C4、C5以及+5V三端穩(wěn)壓塊7805組成。穩(wěn)壓電源電路將220V電源轉(zhuǎn)變成繼電器控制電源12V和系統(tǒng)5V供電,原理圖如圖2所示。
圖2:穩(wěn)壓電源電路。 |
盛群半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的A/D+LCD型8位HT46R65單片機(jī)是一種高效、高性能的RISC結(jié)構(gòu)單片機(jī)。除了具有暫停、喚醒功能、集成定時(shí)器功能、振蕩器選擇和可編程分頻器等特性以外,HT46R65還具有脈寬調(diào)制輸出,增加了使用靈活性,這些特性同時(shí)也保證了在實(shí)際應(yīng)用時(shí)僅需極少的外部器件,從而降低了整個(gè)產(chǎn)品的成本。在主機(jī)中選用HT46R65單片機(jī)是因?yàn)樗哂蟹澍Q器及看門狗功能,更重要的是預(yù)分頻器(Prescaler)可以實(shí)現(xiàn)1到128的分頻,此外,還有內(nèi)部LCD信號(hào)產(chǎn)生電路及多種掩膜選項(xiàng),可自動(dòng)產(chǎn)生時(shí)間與增益可變的信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)LCD,與用戶接口的連接也十分簡(jiǎn)單。
鍵盤輸入電路由四個(gè)按鍵組成,分別是定時(shí)、小時(shí)和分鐘加、小時(shí)和分鐘減、全自動(dòng)工作;最大定時(shí)時(shí)間為24小時(shí),已經(jīng)足夠滿足要求。
顯示電路中的LCD是專門定制的,可以直接與HT46R65的SEGMENT和COM口相連,并可以直接驅(qū)動(dòng),使用起來非常方便,編程也很簡(jiǎn)單。本系統(tǒng)中定制的LCD液晶顯示屏用4位顯示定時(shí)的小時(shí)和分鐘。液晶屏有12個(gè)引腳,各引腳如表1所示。
這個(gè)液晶屏的5到12引腳連接的是SEG16到SEG23,1到4引腳連接的是COM0到COM4,數(shù)據(jù)讀取或?qū)懭氲刂贩秶鸀?0H到57H,具體編程方法非常簡(jiǎn)單,如果將顯示初始化為0000,程序如下:
void lcd_init()
{ unsigned int i;
_bp=0x01;
_mp1=0x50;
for(i=0;i8;i++)
{ _iar1=0x0f;
_mp1++;}
}
缺水檢測(cè)電路(圖3a)主要是用來檢測(cè)是否缺水,防止干燒,如果檢測(cè)到缺水則可以自動(dòng)加水。不缺水時(shí)PA6輸入為低電平,缺水的時(shí)候?yàn)楦唠娖健K磺闆r檢測(cè)反饋路徑為:加熱管外殼(接線路板地)→水→電極→R22→PA6,當(dāng)容器內(nèi)無水或水量低于水位線,即水浸不到電極時(shí),PA6為高電平,然后自動(dòng)加水;當(dāng)容器內(nèi)水量達(dá)到水位線時(shí)(即水量浸到電極時(shí)),PA6為低電平,PA2輸出高電平,Q2飽和導(dǎo)通,繼電器K2吸合,加熱管正常加熱。
溢出檢測(cè)電路(圖3b)主要是用來防止?jié){沫溢出。漿溢情況檢測(cè)反饋路徑為:加熱管外殼(接線路板地)→豆?jié){及漿沫→防溢電極→R23→PA7,當(dāng)豆?jié){沸騰泡沫向上溢時(shí),防溢檢測(cè)電極接觸到泡沫漿液,使PA7由高電平變?yōu)榈碗娖剑琍A2輸出低電平,Q2截止,繼電器K2不吸合,加熱管停止加熱。當(dāng)泡沫下落后,PA7變?yōu)楦唠娖?,PA2輸出高電平,Q2飽和導(dǎo)通,繼電器K2吸合,加熱管正常加熱,不斷反復(fù)進(jìn)行防溢延煮。
圖3:(a) 缺水檢測(cè)電路;(b) 溢出檢測(cè)電路;(c) 82度檢測(cè)電路。 |
82度檢測(cè)電路(圖3c)是通過一個(gè)比較器電路來實(shí)現(xiàn)的。比較器電路由雙運(yùn)放LM358和電阻、電容、穩(wěn)壓管組成,LM358采用12V供電,當(dāng)LM358的負(fù)輸入端電壓高于正輸入端電壓時(shí),輸出為低電平,穩(wěn)壓管ZD1截止,PD1輸入為低電平;當(dāng)LM358的負(fù)輸入端電壓低于正輸入端電壓時(shí),輸出為10~11V的電壓,此時(shí)穩(wěn)壓管ZD1導(dǎo)通,PD1輸入為高電平(4.3V)。
負(fù)端輸入電壓隨熱敏電阻R26阻值的變化而變化。負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻R26是采用單一高純度材料、具有接近理論密度結(jié)構(gòu)的高性能陶瓷,它最基本的性質(zhì)就是電阻值隨溫度上升而下降。電阻變化與溫度變化的具體關(guān)系如式1所示:R1=R0*exp[B*(1/T1-1/T0)]。
其中,R0和R1為電阻值,T0和T1為絕對(duì)溫度,B值是一個(gè)表征NTC的電阻值與絕對(duì)溫度的關(guān)系的常數(shù)。熱敏電阻的B值并非是恒定的,其大小因材料構(gòu)成而異,最大甚至可達(dá)5K/C,因此在較大的溫度范圍內(nèi)應(yīng)用式1時(shí),將會(huì)與實(shí)測(cè)值之間存在一定誤差。本系統(tǒng)中使用的NTC熱敏電阻的參數(shù)為:25C時(shí)的阻值為22K,B值為4200,代入式1可以求得R1為2.2K時(shí)的溫度為82C。當(dāng)溫度小于82C時(shí),熱敏電阻的阻值大于2.2K,此時(shí)負(fù)端輸入電壓低于正端輸入電壓,輸出為高電平,當(dāng)溫度高于82C時(shí),熱敏電阻的阻值小于2.2K,此時(shí)負(fù)端輸入電壓高于正端輸入電壓,輸出為低電平,停止加熱,開始打漿。
紅外接收電路(圖4)可使用一種集成了紅外接收和放大的一體化紅外線接收器,該器件無需任何其它外接元件就能完成從紅外線接收到輸出TTL電平信號(hào)兼容的所有工作,而體積僅與普通塑封三極管一樣大,適合于各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸。接收器對(duì)外只有3個(gè)引腳:Out、Gnd、Vcc與單片機(jī)接口非常方便。
圖4:紅外接收電路。 |
1:脈沖信號(hào)輸出口,直接接單片機(jī)的I/O口,即接PD5引腳;
2:Gnd接主控器的地線;
3:Vcc接主控器的電源正極(+5V);
2. 遙控器硬件設(shè)計(jì)
遙控器部分包括電源(由電池供電)、時(shí)鐘電路、溫度傳感器、鍵盤輸入電路、顯示電路、紅外發(fā)射電路等。遙控器由三節(jié)電池(4.5V)供電。
鍵盤輸入電路由21個(gè)按鍵組成,其中0~9十個(gè)數(shù)字和定時(shí)鍵用來設(shè)定豆?jié){機(jī)的定時(shí)時(shí)間。AUTO、HEAT、MILL、WATER按鍵可以對(duì)豆?jié){機(jī)進(jìn)行單獨(dú)操作,分別實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)工作、加熱、粉碎、自動(dòng)加水功能。Enter、Up、Down、Right、Left等五個(gè)按鍵用來設(shè)定時(shí)鐘的時(shí)間。
紅外發(fā)射電路如圖5所示,發(fā)射電路連接的是PC7引腳,載波頻率為40kHz,通過編程使PC7口產(chǎn)生一個(gè)周期性的紅外載波輸出,根據(jù)不同的編碼規(guī)則,可以更改輸出周期,從而達(dá)到數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)墓δ堋?
圖5:紅外發(fā)射電路。 |
在本系統(tǒng)中,用HT48R70A實(shí)現(xiàn)IR的發(fā)射,用HT46R56實(shí)現(xiàn)IR的接收,其編碼方式為:1位啟始信號(hào)+8位數(shù)據(jù)信號(hào),數(shù)據(jù)傳送協(xié)議和時(shí)序圖如6所示。
液晶模塊采用的是金鵬電子公司的OCM12864-5系列,這是一款12864點(diǎn)陣型液晶顯示模塊,可顯示各種字符及圖形,可與CPU直接連接,具有八位標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)總線、6條控制線及電源線,采用KS0108控制IC。
時(shí)鐘芯片采用DALLAS公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片,內(nèi)含一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM,實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷電路提供秒、分、時(shí)、日、月、年、星期信息,每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可以自動(dòng)調(diào)整。
圖6:數(shù)據(jù)傳送協(xié)議和時(shí)序。 |
溫度傳感器采用DALLAS公司的數(shù)字溫度傳感器18B20,可提供9位到12位(二進(jìn)制)溫度讀數(shù),指示器件的溫度,CPU通過一條連線與18B20通信,可以顯示從-55度到+125度的溫度范圍,使用起來非常方便,且價(jià)格也很便宜。
圖7:主機(jī)主要程序流程圖。 |
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括主機(jī)軟件部分和遙控器軟件部分。主機(jī)主要程序流程圖如圖7所示,遙控器主要程序流程圖如圖8所示。
圖8:遙控器主要程序流程圖。 |
本文小結(jié)
本系統(tǒng)的樣品已經(jīng)完成,試驗(yàn)結(jié)果表明,該系統(tǒng)能穩(wěn)定、可靠的完成全自動(dòng)工作、單獨(dú)打漿、單獨(dú)加熱、單獨(dú)粉碎、自動(dòng)加水等各種功能。并有使用方便的優(yōu)點(diǎn)。
紅外遙控器相關(guān)文章:紅外遙控器原理 分頻器相關(guān)文章:分頻器原理 蜂鳴器相關(guān)文章:蜂鳴器原理
評(píng)論