机械专业---节能型全自动电蒸柜设计.doc

目录内容摘要.1第一章引言.2第二章结构设计.4第三章系统的设计要求与设计方案.103.1系统设计要求概述.103.2系统总体方案.103.3系统的功能模块及其分析.11第四章人机界面模块设计.154.1显示设计.154.2键盘设计.22第五章电子称重子系统设计.275.1电子秤的工作原理.275.2单元电路分析.285.3精度计算.335.4双机通信.37第六章温度控制子系统设计.456.1数字实现SCR过零控制的方法.456.2系统硬件设计.466.3温度控制的算法和程序.49总结.65致谢.66参考文献.66附录.67内容摘要节能型全自动电蒸柜摘要：本说明书设计一种节能型全自动电蒸柜，可以通过电话呼叫使用按键控制其自动淘米煮饭（或蒸饭，热饭）过程，真正实现全自动化。它在柜箱内设有V形水槽、电热管、感应装置、温度控制器、时间设置器和控制电路等装置。该电蒸柜具有迅速加热、高效、节能、安全、可靠及操作方便等特点，是理想的现代化家庭厨具。其内部采用以8031单片机为核心的控制系统，设计中充分利用单片机的内部资源，合理选择元器件使该产品具有性能优、成本低等特点。关键词：电蒸柜；微控制器；单片机；8031Energy-savingautomaticelectricsteamcabinetAbstract:Thisinstructionisadesignofaenergy-savingautomaticelectricsteamcabinet,itcouldthroughphonecallsusingthebuttonstocontrolittowashriceautomaticallyandcookameal(orsteamrice,hotfood),realizestheentireprocessautomationtruly.IthasaV-shapedcounterinsidethewatertank,electriccontrol,sensors,temperaturecontroller,timesettingandcontrolcircuitsandotherdevices.Therapidelectricheatingsteamcabinets,highefficiency,energysaving,safe,reliableandeasytooperate,isidealformodernfamilykitchen.Itsinternaluseofthe8031single-chipmicrocomputerasthecorecontrolsystem,designedtomakefulluseofsingle-chipsinternalresources,areasonablechoiceofcomponents.Sothattheproducthasexcellentperformance,lowcost.Keywords:electricsteamcabinet；microcontroller；Singlechipcomputer；8031第一章引言设计背景现有的电饭锅，需要人在现场并通过从另外的储米处取米、清洗和加水等人工操作程序才能完成蒸饭、热饭和煮饭的全过程。因此，存在人必须在现场，从另外的储米处取米、清洗和加水等人工操作使用不方便等缺陷。设计内容为克服现有电饭锅存在的需要人在现场并通过从另外的储米处取米、清洗和加水等人工操作程序才能完成蒸饭、热饭和煮饭的全过程，使用不方便的缺陷。人在现场的时候，只需在电蒸柜的操纵盒上按几次按键；当人不在现场的时候，可以使用电话操作。无论是使用按键，还是使用电话通信，电蒸柜都能按照微控制器中所编写的程序，向各执行部件发出操作指令：能确定米量，从储米箱向锅内输米，通过注水系统向锅内输水和清洗，并能将生米通过蒸煮变成熟饭，将冷饭通过蒸汽变成热饭。用途及性能简介本产品是集科技、环保、节能、多功能装置于一体的、理想的新一代产品。它具有如下特性：1、环保性：本产品是100%环保产品，卫生、无噪音、无烟尘、不会对环境污染，人性化设计，保障水箱水清洁卫生。2、安全性：电蒸柜具有微电脑芯片全聚脂封闭防止受潮、定时自动装置、漏电保护装置、缺水保护装置、整体聚脂发泡全天候保温、精制耐高温门封密封牢固、缺水报警，自动断电防止干烧、控制开关降压器等。3、节能省钱：用电蒸柜受热面积大，气体均匀分页，柜体内压力约1公斤，属中压蒸柜，蒸气利用率高。而普通柴油炉蒸柜漏气严重，造成浪费热能。柴油炉蒸柜属人工操作，普通超时，浪费柴油更大而且其价格不稳定、不断上涨，故成本更高。然而，用电蒸柜自动控制，5分钟快速沸腾。自动进入保温，间歇供热，锅内温度维持在6070之间，真正节能。煤气、石油气这些能源越来越紧缺，而随着高科技的发展，核电的普及意味着用电价格将越来便宜，新一代智能化电蒸柜极大的迎合了厨房对专业厨具的市场需求，必将是专业厨具市场发展的必然趋势。4、结构优点：采用高效节能不锈钢电热系统，接线按欧洲CE标准接法，全自动电脑监控多功能多用途，电蒸柜用双层不锈钢板制造，中间夹层填充保温材料，门边用耐高温硅胶条密封保温性能好，属中压蒸饭柜，并且可随时移动、搬迁。克服了柴油炉蒸饭柜热能散发快，保温能差，柜门边漏气严重，浪费能源，增加成本等缺点。第二章结构设计电蒸柜的部件有：柜体、操纵盒、储米系统、米量传输器、漂浮物清除箱、重叠式清洗件、输米门、V型水槽、蒸饭输米系统、平衡器、煮饭区、注水系统、水流量电磁阀和排泄系统等。下面简述各部件的特点及功能。柜体本设计所述的柜体为立柜式柜体，所有部件和开关都设置在柜内。柜体的主要柜框设有：柜顶门、检查门、大米集中输送框、取饭区、隔板、电源总开关和启盖开关。柜顶门：盖住储米箱的一道箱顶门，只要将门一打开，既可以检查储米箱内储米量的多少，也可以将购入的大米在储米箱进行存储。检查门：可检查米量传输器的运转情况，也可视察重叠式清洗件清洗大米的全过程。取饭门：将已经蒸、热、煮好的熟饭进行提取的柜门。隔板：将操纵盒、储米系统、米量传输器、漂浮物清除箱、重叠式清洗件、输米门、蒸饭输米系统、平衡器、煮饭区的部分部件与注水系统和排泄系统的部分部件采取隔离措施的柜板。电源总开关：向所有电器部件提供电源和关闭电源的总开关，设置在外墙板上。操纵盒本设计所述的操纵盒指挥柜内各个执行部件实施有效运转的自动化控制中心。内设有：微控制器、通信交换器、按键、显示屏、警示灯、温控器和控制电路等。微控制器：将CPU、RAM、ROM、定时器/计数器、I/O接口电路等微型机的主要部件集成在一块芯片上的单片微型机。微控制器能接受电话、按键和调整开关向柜内输入的煮饭、蒸饭、热饭的类别信息，能接收需要执行多少饭量、多少水量的数量信息。能按照所编制的程序，向各个部件发出执行指令，并能将各部件所反馈的信息予以接收，经相应的处理，再发出下一步操作指令。通信交换器：电话或手机是由外界向电蒸柜输入的信息，由通信技术中主机转分机的通信交换器，将外来信息转换成微控制器中CPU能接受的信息。在通信交换器中还设置有一个比较特殊性的控制程序：当电蒸柜没有电源的时候，一切操作程序无法实施，通信交换器则会及时提醒通信者。按键：向微控制器输入相关信息的开关，按键的功能与计算机中的键盘雷同。设有煮饭键、蒸饭键、热饭键、复位键、删除键、确定键和数字09共16个按键。显示屏：显示时间、警示信息和工作状态等的屏幕。警示灯：是电蒸柜执行工作中出现故障时所显示的发光二极管，具体的故障信息在显示屏上显示。温控器：煮饭时控制和调整内锅温度的电器开关。开启煮饭时，内锅的温度上升到一定的数值（101）时，向微控制器提供信息，关闭电热盘开始进入保温控制。当内锅中已经煮熟的热饭温度下降到一定的数值（60）时，向微控制器提供信息，再次开启电热盘，进行保温加热，温度上升到一定的数值（70）时，又关闭电热盘，如此循环将内锅温度控制在6070之间。控制电路：将柜内所有尼阻、整流和检波等保护系统的电子部件，以及将所有电器、各种开关进行连接的电路。储米系统本设计所述的储米系统包括储米和输米所需的部件，米量小和缺米时，通过警示开关和停止开关，及时向微控制器提供储米量的信息。内设有：储米箱、重量检测器、重量检测配件和调整圈。储米箱：储米和输米所用的箱子。箱子容量的大小，根据内锅的容量而定。重量检测器：测量储米箱内的储米量。当大米放在储米箱内时，压力施给传感器，该传感器发生形变，从而使阻抗发生变化，同时使用激励电压发生变化，输出一个变化的模拟信号，该信号经放大电路放大输出到模数转换器，转换成便于处理的数字信号输出到CPU运算控制，CPU根据键盘命令以及程序将这种结果输出到显示器，直至显示这种结果。米量传输控制器本设计所述的米量传输控制器是向饭盘和内锅输送米量的控制器件。内设有：电磁机、控制闸和输米口。电磁机：受微控制器开启的指令，控制闸的电磁机内产生磁场，将磁感应杆内吸，弹簧挤压檐支座，并带动控制闸打开。受微控制器关闭的指令，电源消失，电磁机内的磁场消失，弹簧将磁感应杆回归至原位，将控制闸关闭。以下使用的电磁机原理与此相同。控制闸。将进入清除箱内的大米和水进行保存。由微控制器操纵闸门，将大米和水输入重叠式清洗件。输米口。将大米和水输入重叠式清洗件的输送口。漂浮物清除箱本设计所述的漂浮物清除箱能存装大米和水源，并将大米中遗留的谷糠及其它能漂浮的杂物予以清除的箱子。箱口置有能使大米顺利下滑至重叠式清洗件的弧泄口。内设有：输水管道、漂浮物排泄口、电磁机、控制闸和输米口。输水管道：向漂浮物清除箱提供水源的管道。安置在漂浮物清除箱顶端。输水管道的水源出水口很狭窄，能形成喷射状水平面，将漂浮物清除箱内干糙的大米，经水平面喷湿后能沉入箱底，避免大米因干糙产生漂浮，进入漂浮物排泄口。为了避免漂浮物在清除箱内产生旋涡，无法进入漂浮物排泄口。临检查门处的出水口口径稍大，临隔板处的出水口口径稍小，使漂浮物因水流冲击力度的差异，顺利地进入漂浮物排泄口。与此同时，口径稍大的出水口在形成喷射状时，水平面由于水的重力大抛物线的角度也大；口径稍小的出水口在形成喷射状时，水平面由于水的重力小抛物线的角度接近直线式:水流有这样的冲击方式，能将混在米上面半浮在水中的杂物，送入漂浮物排泄口。漂浮物排泄口：将谷糠及其它漂浮物排入废物废水箱的排泄口。电磁机、控制闸、输米口的功能与米量传输控制器中的相同。重叠式清洗件本设计所述的重叠式清洗件是将比大米小的杂物进行排除的部件。大米的清洗过程已经抛弃了人类养成的洗米需用某种器具进行搅拌的习惯，而是依据山涧溪水能将石块棱角消失的特点，让水流产生激烈的冲击面，完成对大米进行清洗的全过程。内设有：清洗板、排泄板、输水条、输水缝、结合条、支撑架和输米门。清洗板：清洗大米所用的板块。板块呈方框状，板面上置有比米颗粒稍小的圆孔或细型长孔。米在遭受水流的冲击下能沿着板面顺利下滑，又能将比米粒稍小的一些杂物和废水，通过圆孔下泄，进入排泄板。板端置有能使清洗过的大米顺利下滑的弧泄口，板边侧有预防大米和废水外泄的防泄墙。排泄板：排泄杂物和废水的板块，板块与清洗板一致呈方框