一款全自动电饭煲系统的设计与实现
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现在的电饭煲正在向集煮饭、煲汤、保温于一体的方向发展,虽现在的电饭煲有预约煮饭功能,但由于预约时间过长而影响了米的口感,本文设计的全自动电饭煲融合嵌入式技术和无线通讯技术,不仅实现了煮饭的远程智能化控制,同时保证了煮饭的良好口感。
1 全自动电饭煲的工作原理
设计的电饭煲在未工作时处于待机状态,当SIM900A模块接收到用户手机发来的短信或GPRS的控制指令后,将指令发送到 STM32F103单片机,单片机对指令进行解析,然后控制电饭煲自动漏米、淘米、煮饭的整个过程,并且实时采用温度传感器检测电饭煲的工作温度,同时能够根据电饭煲的工作状态智能报警,保证了电饭煲的可靠稳定工作,系统的总体设计如图1所示。
2 机械结构设计
本系统对普通电饭煲进行全新机械结构改进,从储米器、淘米机构、煮饭器等3方面进行设计,具体如图2所示。
装置的顶端为储米器,一次性最大可储存5 kg的米量。压力传感器可精确地测出所需煮饭的米量,由电磁阀控制米和水的进出,淘米机构在步进电机的带动下进行淘米操作,淘洗结束后,将米和适量的水送入煮饭器,然后由传送带将煮饭器从空闲位置运送到指定的工作位置进行煮饭,同时机械手在电机的带动下将电饭煲锅盖自动放置到煮饭器上,装置在单片机的控制下自动完成。
3 硬件电路设计
装置的硬件电路由主控电路、SIM900A无线通信电路、传感器电路、继电器电路、电机驱动电路、电源电路、报警电路等构成,硬件电路如图3所示。
主控电路芯片应具有高性能、低成本、低功耗、存储速度快等特点。本电路以ARM内核的32位单片机STM32F103作为控制核心,其工作温度范围广,具有7个定时器和9种通信接口;自带7通道DMA控制器,并内置2个12位的A/D模数转换器。
SIM900A无线数据通讯电路的工作频段是EGSM900和DSC1800,工作温度范围为-30~+80℃,其具有省电、传输速率快、支持分组广播控制通道、支持实时时钟、支持软件控制RTS/CTS硬件流控等特点。本设计中的SIM900A用于接收手机发来的短信或GPRS控制指令,然后将指令传输给STM32F103芯片,从而实现了电饭煲的远程控制,SIM900A与控制器的连接如图4所示。
继电器主要用于控制电磁阀的断开和导通、电饭煲总电源的关断,其工作原理如图5所示。
4 软件设计
4.1 主程序软件
系统的软件控制流程为:SIM900A无线通讯模块接收到外来短信或CPRS指令后,将指令发送给STM32F103主控芯片,然后启动电饭煲系统并实时监测工作温度,同时系统根据工作状态智能报警,STM32F103控制电饭煲实现自动漏米、淘米、煮饭等功能,主程序流程如图6所示。
4.2 漏米器的软件设计
STM32F103接收SIM900A无线通讯模块发出的指令:假如n个人吃饭所需米量为m1;此时启动漏米器的程序并初始化,测得初始化储米器的米量为 m2;再将数据发送到控制核心进行计算得出差额米量m3=m2-m1,再使漏米器继续漏米并通过压力传感器检测储米器中米的重量m4,当m3=m4时关闭储米器开关,返回子程序中的m2和m4值,并结束程序,漏米器的流程如图7所示。