基于单片机的智能电饭煲设计毕业设计

1、安徽工程大学本科毕业设计（论文）专业：电子信息科学与技术题目:基于单片机的智能电饭煲控制器设计作者姓名：丁路导师及职称：许钢（副教授）导师所在单位：电气工程学院2012年6月13日安徽工程大学本科毕业设计（论文）任务书2012 届电气工程学院电子信息科学与技术 专业学生姓名：丁路I毕业设计（论文）题目中文：基于单片机的智能电饭煲控制器设计英文：Design of Intelligent rice cooker controller Based on MCUn原始资料张毅刚单片机原理与应用M.北京：高等教育出版社，2010.112000.7余永权.模糊控制技术与模糊家用电器M.北京：北京航空航天

2、大学出版社，王守中.51单片机开发入门与典型实例M.北京：人民邮电出版社，2008.10 童诗白，华成英模拟电子技术基础M.北京：高等教育出版社，2009.12 杨恒开关电源典型设计实例精选M.北京：中国电力出版社，2007.66侯振义.直流开关电源技术及应用J.北京：电子工业出版社，2006: 56-62.M 毕业设计（论文）任务内容近几年智能家电发展迅速，为人们生活带来便捷。市场上机械式电饭锅大部分采用 固定功率的方法加热，能效利用率低、功能单一。为改善电饭煲性能要求学生运用信号 采集、模糊控制、单片机原理及应用等基础知识，设计一智能电饭煲控制器，具有多种 烹调方式及预约功能。要求通过对温

3、度及加热时间的检测和分析，来判断米量大小；通 过调节继电器的通断比，来控制加热盘发热功率；由按键选择各种烹调方式，并经LED 示。技术指标及功能要求：具有多种烹调功能，烹调时间设定，24小时预约功能；多段位数码显示；判断米量大小，并对加热功率进行调节；立体加热，传感器开短路保护；开关电源解决方案；要求独立选择芯片、设计电路、编制程序、仿真、调试，完成整个系统的功 能。课题完成形式：提交毕业论文（设计报告书）一本；电路原理图；完整的单片机源程序。指导教师（签字）教研室主任（签字） 批准日期2012年1月5日接受任务书日期2012年1月10日完成日期2012年6月13日接受任务书学生（签字）安徽工

4、程大学毕业设计(论文)-I -安徽工程大学毕业设计(论文)-I -基于单片机的智能电饭煲控制器设计摘 要电饭煲是人们日常生活中最普遍的家用电器，随着人们生活水平的提到，电饭煲也 日趋智能化。本设计主要基于家电智能化的背景下，借鉴智能电饭煲的发展现状，实现 电饭煲烹调方式选择、预约、LED显示等功能。烹调功率控制方面，设计主要采用模糊 控制方式实现对加热功率的调节。硬件电路方面，以现代单片机公司(ABOV semiconductor)的MC80F7708单片机为 主控制器，包括复位电路、时钟电路、LED显示电路、触摸按键控制电路、温度采集电 路、功率输出电路、开关电源。软件方面，包括主程序及其中

5、嵌套的子程序：中断处理程序、AD转换程序、蜂鸣器程序、LED显示程序、按键处理程序、以及功率控制程序。根据各个烹调方式的典型 烹调温度曲线编写出功率控制程序，各种烹调模式通过功率控制参数的设定来调整输出 功率。在煮饭温度控制方面，参考了模糊控制方案。关键词：智能家电；电饭煲；MC80F7708单片机；模糊控制；温控曲线。- # - ii -丁路：基于单片机的智能电饭煲控制器设计Design of Intelligent rice cooker controller Based on MCUAbstractThe rice cooker is the most com mon household

6、 applia nces in peoples daily life. As peoples living standards mentioned, rice cookers are becoming increasingly intelligent. This topic is mainly based on the background of intelligent home appliances. Referenee to the current situation of the development of intelligentrice cooker. Discussing how

7、to realize the cooking mode selection, appointment, LED display and other functions. The design of cook ing power con trol, using the fuzzy con trol method to achieve the adjustme nt of heat ing power.Hardware circuits, ABOV semic on ductor In C.MC80F7708 microc on troller as the main con troller, i

8、n clud ing the reset circuit, clock circuit, the LED display circuit, touch butt on control circuit, temperature data acquisition circuit, the power output circuit and switching power supply.Software programs, in cludi ng the main program and the n ested subrout ine: in terrupt han dler, AD con vers

9、i on process, buzzer driver, LED display program, key processes, as well as power control procedures. According to the typical cooking temperature curve of the various cook ing methods, Write power con trol procedure, a variety of cook ing mode to adjust the output power through the power con trol p

10、arameter setti ngs. Cook ing temperature con trol, with refere nee to the fuzzy con trol scheme.Keywords: smart applia nces; rice cooker; MC80F7708 microc on troller; fuzzy con trol; temperature con trol curve.安徽工程大学毕业设计（论文）- iii -安徽工程大学毕业设计（论文）- iv -目 录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark28 o Curren

11、t Document 摘 要IAbstractII目 录J.I.I. HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 插图清单V. HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 表格清单V.I.引 言1. HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 第1章绪论2.1.1选题背景2.1.2选题的现实意义2. HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 第2章总体方案设计4.2.1设计内容和设计目标 4.2.1.1设计内容 4.设计目标 4.2.

12、2方案对比和方案选择4.2.3方案及总体框图 5. HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 第3章硬件设计 7.3.1单片机最小系统 7.3.1.1单片机选择7.3.1.2振荡电路8.3.1.3复位电路9. HYPERLINK l bookmark44 o Current Document LED显示驱动控制电路 10GY4690B高段位数码管103.2.2数码管驱动控制电路.1.1LED显示驱动控制电路设计 1.33.3触摸按键电路14CY8C20524触摸按键控制器简介14CY8C20524 引脚及功能15CY8C20524电容测量原理 1.6C

13、Y8C20524硬件电路设计 1.83.4蜂鸣器驱动电路 183.4.1蜂鸣器电路 183.4.2电路工作原理1.93.5温度采集电路19MC80F7708单片机 A/D转换介绍 193.5.2温度采集电路设计203.5.3 A/D部分硬件电路 213.6功率输出模块223.6.1功率输出电路 22MOC3021、BT131 Z01系列元件资料及参数设定 233.7电源电路24- V - # -丁路：基于单片机的智能电饭煲控制器设计 TOC o 1-5 h z 3.7.1电源方案选择 243.7.2开关电源电路设计25OB2353、PC817元件资料26 HYPERLINK l bookmar

14、k112 o Current Document 第4章软件设计294.1主程序设计294.2初始化304.3中断处理程序30AD检测程序.3.14.5蜂鸣器驱动的程序 32 HYPERLINK l bookmark130 o Current Document 4.6显示程序 34 HYPERLINK l bookmark138 o Current Document 4.7按键程序 36 HYPERLINK l bookmark144 o Current Document 4.8功率控制程序37 HYPERLINK l bookmark148 o Current Document 结论与展望.3

15、.8. HYPERLINK l bookmark150 o Current Document 致谢39. HYPERLINK l bookmark152 o Current Document 参考文献40. HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 附录A基于单片机的智能电饭煲控制器设计 41 HYPERLINK l bookmark182 o Current Document 附录B 一篇引用的外文参考文献及其译文 42 HYPERLINK l bookmark184 o Current Document 附录C主要参考文献的题录及摘要49 HYPE

16、RLINK l bookmark186 o Current Document 附录D源程序51.安徽工程大学毕业设计（论文）- VII -安徽工程大学毕业设计（论文）- VI -插图清单 TOC o 1-5 h z 图2-1米饭加热温度控制曲线 6.图2-2系统整体结构框图 6.图 3-1MC80F7708 引脚图 7.图3-2外部振荡器与石英/陶瓷振荡器接法 9图3-3复位电路9.图3-4上电时复位电路中 C6、C7充电波形10图3-5 GY4690B封装外形 1.0图3-6各显示段对应发光二极管序号1.1图 3-7 TM1629C 引脚图 12图3-8显示模块电路14图 3-9 CY8C2

17、0524 引脚图1.5图3-10 CP及电场分布图 1.7图3-11 CapSense系统等效模型1.7图3-12 CY8C20524内部的电容测量模拟电路框图 17图3-13电容转换输出波形 1.8图3-14触摸按键电路 18图3-15蜂鸣器驱动电路 1.9图3-16 A/D转换方框图&寄存器 20图3-17 MF58系列NTC封装图 21图3-18 NTC温度特性曲线 21图3-19信号转换&模拟输入通道接口 22图3-20主、辅助功率驱动电路 22图3-21 MOC3021封装&逻辑框图23图3-22 BT131封装与符号 23图3-23有输出时BT131工作状况24图3-24 220V

18、AC半波整流电路 25图3-25开关电源电路 25图3-26 OB2353引脚封装 26图3-27 PC817封装及内部连接框图 28图4-1主程序流程图 29图4-2 中断处理流程图 31图4-3 AD检测流程图 32图 4-4 R04/BUZO 引脚波形 .3.3图4-5蜂鸣器驱动流程图33图4-6显示流程图 34图4-7 TM1629C地址增加模式数据传送 .35图4-8 TM1629C串行数据传送时序 35图4-9 TM1629C串行数据传送流程 36图 4-10 按键程序流程图 36图4-11功率控制程序流程图 37- # - VIII -丁路：基于单片机的智能电饭煲控制器设计表格清

19、单 TOC o 1-5 h z 表3-1 MC80F7708单片机引脚功能 8.表3-2复位初始化内部寄存器状态 9表3-3GY4690B光电参数 1.0表3-4数字段显示段码1.1表3-5TM1629C引脚功能 1.2表3-6TM1629C电气参数 1.2表3-7显示寄存器13表3-8TM1629C操作指令 1.3表3-9引脚功能16表3-10 OB2353引脚功能27表3-11 OB2353电气参数 27表4-1控制寄存器ADCM中各标志位.31安徽工程大学毕业设计（论文）- - -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

20、智能化、节能化、网络化的方向发展。传统的机 械式电饭锅大部分采用固定功率的方法加热，能效利用率低、功能单一，难以满足人们 的多样化需求，因此，功能丰富的智能电饭煲有着广阔的市场前景。本设计即通过对电 饭煲的硬件和软件的设计以实现电饭煲的智能化。智能控制技术、信息技术的飞速发展为家电自动化和智能化提供了可能。智能家电 就是微处理器和计算机技术引入家电设备后形成的家电产品，具有自动监测自身故障、 自动测量、自动控制、自动调节与远程控制中心通信功能的家电设备。随着信息技术，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。世界著名的电脑和家电企业如 IBM、夏普、微软、英

21、特尔、松下、 NEC、东芝等都大力开发研制自己的智能家电产品，我国的许多公司如联想、长虹、海 信、TCL、海尔等也都投入到智能家电的开发工作。作为传统家电代表，电饭煲智能化 也不例外，功能齐全、操作简便、人性化的界面，烹调过程自动化控制，甚至是网络控 制的智能电饭煲已成为快节奏的现代生活需求。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。丁路：基于单片机的智能电饭煲控制器设计第1章绪论1.1选题背景随着智能控制技术的发展，各种智能家电产品不断出现，给人们生活带来便捷。快 节奏的现代生活，人们对家电智能化的要求也越来越高，安全、简便、节能、实用，多 功能化是现代化家用电器应具有的

22、基本特性。作为家用电器的典型代表，传统的机械式 电饭煲难以满足需求。智能电饭煲的问世，解决了人们的多样化需求，也为人们日常生 活带来便捷。本文研究的一种模糊控制的智能电饭煲正是满足人们需求的典型代表。基 于模糊控制方式判断米量的多少，并对不同的米量选择不同的加热方案，并且具有多种 烹调功能，因此不但控制效果好，而且高效、节能环保。同时电饭煲还可以实现预约、 记忆等功能，大大方便了人们的生活。1.2选题的现实意义自从1955年东芝开发出世界上第一台电饭煲，电饭煲的发展已经过了50年，到现在，电饭煲已经成为了现代家庭必备的生活电器之一。随着电饭煲技术的发展，电饭煲 的控制技术也经历了几个重要的阶段

23、，首先是机械式控制，然后是电子式控制，再是微 电脑控制，目前较为流行有主流的电磁式电饭煲和微压力电饭煲。今天，智能控制技术、信息技术发展已较为成熟，同时无线通信技术快速发展以及物联网行业的兴起，为家用 电器的智能化，提供了一个难得的机遇和环境，我们坚信包括电饭煲在内的所有智能家 电控制技术将会有一质的飞跃。随着生活水平的提高，人们对电饭煲的要求也越来越高。 煮出来的米饭的可口程度、营养以及是否多功能、是否节能这些因素将成为判断一个电 饭煲好坏的标准。目前，市场上的大部分采用机械式或者是采用固定功率的方式加热，能源利用率低，功能单一，难以满足人们日益增长的生活需求。电饭煲从机械式原理到现在的智能

24、电饭 煲，期间经历了许多的阶段。电饭煲发挥高新技术优势，以美味炊煮为主导，使产品更 加丰富与时尚化，现已形成机械、模拟电子及智能三大类型、多种款式。机械电饭煲虽 然价格方面体现它的优势之外，其他方面就很难满足人们对现代生活高品质的需求。智 能电饭煲符合现代人的要求，人性化的界面设计，使得人们一眼看出当前工作状态，让 您更安心，各种烹调过程全部由电脑自动控制，并且美观、简洁、实用，所有的这些特 点符合现代人的省时、省力、耐用的观念。中国农业部农产品质量监督检测测试中心实验报告表明：使用智能电饭煲蒸煮米饭,可以将米饭中维生素E的含量提高55.62%，赖氨酸的含量提高10.92%，而天冬氨酸、 谷氨

25、酸、丝氨酸、酪氨酸等游离氨基酸更是首次现身米饭当中，从而大大提升了米饭的 营养和口感。电饭煲是一种把电能转化成热能的新型多功能烹饪器具。在科技发展日新月异的今天，电饭煲也同其它家用电器一样经历了从简单到复杂，从手动到半自动、全自动以及 到现在的智能化产品的过程。但因为价格较高，所以它不能为普通家庭所接受。做出一 种价格低廉、体积又小、带语音功能的人性化的电饭煲是市场所需求。因此，开发功能 齐全，安全可靠的微电脑智能电饭煲是非常用必要的。电饭煲的功能不再只是简简单单的煮饭了，它可以完成许许多多的功能，它是人们 日常生活中不可缺少的家庭好帮手，由于智能控制的问世，人们的生活才变得越来越简单。本文既

26、基于单片机的智能电饭煲设计， 以MC80F7708单片机作为主控制器，实现: 精煮、快煮、再加热、煮粥、预约等功能，并且具有人性化的操作界面，易于使用。丁路：基于单片机的智能电饭煲控制器设计第2章总体方案设计2.1设计内容和设计目标2.1.1设计内容电饭煲作为人们日常生活中的必需品，无疑对我们的生活有着重要影响，传统机械 式电饭煲功能单一，由于其工作原理是利用磁钢受热失磁(冷却后恢复磁性)原理，对 锅底温度进行自动控制，这使电饭煲的整个加热过程输出功率恒定，既浪费电能，又不 能对加热方式进行调整以煮出多种口感的米饭。又如用机械式电饭煲煮粥为防止粥溢出， 需要人看管，因此给日常生活带来不变，随着

27、电子信息技术及智能控制技术的飞速发展， 智能家电产业迅速壮大，各种智能家电产品不断出现，例如数控冰箱、变频式空调、全 自动洗衣机等，作为基本日常生活用具的电饭煲也不例外，智能煲由于是利用微电脑芯 片，控制加热器件的输出功率以及对加热食物的温度进行实时检测，可以实现对加热温 度的精确的自动控制。这样就可以满足我们加热不同食物类型以及不同口感的多样化需 求。本毕业设计要求使用现行智能家电中常用的模糊控制方法，实现电饭煲的基本功能。2.1.2设计目标要求设计一个电饭煲控制器，具有按键，按键指示灯、多段位数码显示屏，实现对 电饭煲运行状态的选择和显示。通过插座及引线与电饭煲的加热盘和传感器等部件相连，

28、 由单片机控制继电器的通断来控制负载，并按设定程序执行动作。具体功能如下：具有多种烹调功能。预约功能。多段位数码显。顶部、底部双温度传感器。故障告警，传感器开短路显示。开关电源供电。2.2方案对比和方案选择方案一：采用普通机械式按键、LCD显示、底盘加热方式、片内无 AD单片机，使 用数字温度传感器，或外扩AD转换器使用模拟温度传感器。方案二：采用电容感应按键、LED显示、立体加热方式、片内集成 AD转换器的单 片机、热敏电阻及分压电路来采集温度信号。若使用片内无AD的单片机，若使用数字温度传感器成本较高，且多数数字温度传 感器测温范围较窄，很难满足电饭煲要求的(-10 +180C)范围。若采

29、用外部扩展AD 转换器的方法，无疑会增加电路的复杂程度，不利于生产，同时成本会上升，这对于成 本十分敏感的小家电产品不具有可行性。若使用片内集成ADC型单片机，只需外接一NTC (负温度特性)热敏电阻及一个分压电阻即可，电路简单，成本低廉，且能简化软 件程序设计，仅需设置AD转换相关的控制寄存器，就能轻松地实现数据转换。LED显示相比LCD显示具有亮度高不需要背光源的优点，而采用电容感应按键具 有美观、简洁、时尚等特点，控制器与外界可以无接缝，这样就可以防止进水造成漏电 事故，采用立体加热方式，食物受热均匀，口感更好，加热米饭也不容易出现夹生现象。考虑以上原因，决定选择方案二进行电饭煲控制系统

30、设计，程序编写采用C语言（汇编语言编写过于繁杂）。2.3方案及总体框图方案设计的细节如下：电饭煲设有多种烹调方式，使用按键进行选择，并通过数码管对当前的选择和系统 的运行状态经行选择，考虑到本设计所要实现的功能，设置八个按键其功能分别如下：“功能”键：精煮、快煮、蒸煮、粥汤、稀饭、再加热、炖等功能的选择。“米类”键：煮饭功能时，用于调整米类。“口感”键：精煮功能状态下，用于调整口感。“小时”、“分钟”键：在选定了烹调时间的功能后（蒸煮、粥汤、稀饭、炖） 按“小时” “分钟”键调整烹调时间。“预约”键：选定了有预约功能档位（精煮、蒸煮、粥汤、稀饭、炖）后按此键, 按此键，进入预约时间设定状态。“

31、开始”键：选择了某一功能后按此键，进入相应的功能工作。“保温/关“键：在任何工作状态下按此键退出工作模式进入待机状态，在待机状 态下按此键进入保温模式。由于电饭煲主要用于煮米饭，为了保证煮出美味可口符合不同口感要求的米饭，就 要将设计的重点放在米饭加热温度控制方式上，这要求我们掌握各种大米的吸水量，加 温时间，控温过程，维持沸腾时间，停止升温过程，焖饭过程等规律。查阅相关资料， 将煮饭过程总结为以下几个过程：（1）吸水过程：在适合的温度下，让大米尽可能的吸收水分，这样煮出来的米饭 的更加的饱满，口感更好。让大米的含水量达到 25%左右，温度越高，吸水越快。但是 温度一旦超过70C,大米中含有的

32、B淀粉就会转化成a淀粉，会变成糊状，所以一般将 温度控制在60C以下（35C左右为最佳温度，但此温度吸水时间较长）。（2）升温过程：这一个过程必须使锅内的热量充分对流， 以至于不会造成夹生饭。 一般说来，加热至沸腾的最佳时间是 10分钟。（3） 维持沸腾：为了使B淀粉充分转化成为a淀粉，需要在沸腾的状态下，维持 20分钟左右，同时此过程可以将多余的水分蒸发掉，可以通过控制继电器的开与闭来实 现温度的控制。（4）焖饭过程：在补炊过程结束后，锅内基本上没有太多的水分，应采用较小功 率加热，促进大米a淀粉的生成。一般的焖饭时间大约控制在 12分钟左右。（5） 保温过程：整个煮饭过程结束后，自动进入保

33、温模式，温度一般控制在70C 左右。米饭加热温度控制过程中分为以下几个步骤，首先：使用大功率加热使底部温度迅 速达到60C，以便大米快速吸水。第二步：吸水过程，吸水时间根据选择的煮饭模式与 口感来调整。第三部是米量测量阶段，通过测量顶部温度到达52C所用时间来判断米量 大小，以此来调整继电器输出通断比，以及加热方式及温度点控制。第三步：根据米量 大小进行相应加热方式调整，达到沸腾状态、并维持一段时间。第四步：焖饭阶段，根 据煮饭模式与米量大小，选择加热方式。第四步：保温阶段。米饭加热温度控制曲线如 图2-1所示：丁路：基于单片机的智能电饭煲控制器设计图2-1米饭加热温度控制曲线硬件包括单片机最

34、小系统、温度采集电路、显示电路、蜂鸣器电路、按键电路、功 率输出控制电路。系统整体结构框图如图2-2所示：图2-2系统整体结构框图安徽工程大学毕业设计(论文)- -安徽工程大学毕业设计(论文)- # -第3章硬件设计本章主要介绍电饭煲控制器的硬件硬件电路设计方案，主要包括单片机最小系统、 按键、显示、蜂鸣器驱动、温度采集、功率输出等部分。具体电路设计如下：3.1单片机最小系统3.1.1单片机选择单片微型计算机简称单片机，它把中央处理器、存储器、输入/输出接口电路以及定 时器计算器集成在一块芯片上，具有体积小、功耗低、价格低廉、抗干扰能力强且可靠 性高等特点。广泛应用于工业过程控制、智能仪器仪表

35、和测控系统的前端装置。本设计采用的是现代半导体公司(ABOV semiconductor)的MC80F7708单片机， 芯片有如下特点：8K字节FLASH ROM，256字节RAM，20字节分段LCD显示RAM， 8/16位定时/计数器，10位A/D转换器，7位看门狗定时器，拥有7位自动重计数的21 位实时定时器，8位UART,片内晶振和时钟电路等。另外，本芯片还支持节电模式以 降低功耗。MC80F7708灵活度高、成本低，是ADC系统中优良的控制器解决方案。其 引脚如图3-1所示，表3-1是各引脚对应的功能。60山S二證 OLOWSrCJgy 二Q山mod EE山ggy 吋&山q - god

36、 密巳山力二證32 段93二宦 GLOWSR74/COM3R75/COM2R76/COM1R77/COMQR25/AN5R2 fAN4R23/AN3R22/AN2R21 /AN1R2Q/ANOHim 3313 3 344 4 44 MC80F7708AQ22212019181 J1二二 n nnn 弓 nnnR60/SEG8R57/SEG7 RSSSEGSR55/SEG5R54SEG4R53/SEG3R52/SEG2R51 f SEG1R50fSEGOR10/PWM1 /T2OR07/ INTIUUUUUUUUUUU9 逵二 nf S 2 _ Exs Elz二 $K- z_x wl-nE WI

37、N-二眨 至J 90 疋图3-1 MC80F7708引脚图安徽工程大学毕业设计（论文）- - -丁路：基于单片机的智能电饭煲控制器设计表3-1 MC80F7708单片机引脚功能引脚名称引脚序号主要功能第二功能I/O说明I/O说明VDD3-电源-VSS4-地-RESET/ R4711I复位(低电平有效)-XIN /R43,XOUT /R427,6I,O主时钟振荡器-SXIN /R45,SXOUT /R469,10I,O子时钟振荡器-R53/SEG3 R57/SEG717 21I/O通用I/O 口OLCD段输出LCD通用输出R60/SEG8 R61/SEG922 23I/O通用I/O 口OLCD段

38、输出R62/SEG10 R67/SEG1524 29I/O通用I/O 口OLCD段输出R70/SEG16 R73/SEG1930 33I/O通用I/O 口OLCD段输出R74/COM3 R77/COM034 37I/O通用I/O 口OLCD通用输出R01/EC044I/O通用I/O 口I外部计数器中断输入R04/BUZO2I/OO蜂鸣器输出R06/INT01I/OI中断输入R07/INT112I/OI中断输入R10/PWM1/T2O13I/OO定时器3PWM输出定时器2输出R20/AN0 R23/AN343 40I/OIA/D转换模拟输入R24/AN4 R25/AN539,38I/OIA/D转

39、换模拟输入R50/SEG014I/O通用I/O 口OILCD段输出 UART0数据输入R51/SEG115I/O通用I/O 口OLCD段输出UART0数据输出R52/SEG216I/O通用I/O 口OLCD段输出UART0外部中断输入3.1.2振荡电路MC80F7708内部有三个振荡电路。双时钟操作：主时钟 400KHz 12MHz，子时钟32.768KHZ。主时钟晶振类型：石英/陶瓷晶体振荡器，内部晶振：8MHz/4MHz/2MHz ,由于外部振荡器使电路复杂化，且成本较高，故不宜采用；而内部 RC振荡器有精 度低、温度系数高等缺点。综合考虑成本因素与精度要求，选用 8MHz三引脚直插封装

40、负载电容内藏式陶瓷振荡器，此封装不需要使用外部安装的电容器，可以减少元件数量， 从而使电路更加紧凑。陶瓷谐振器具有如下优点： 振荡频率具有很咼的温度稳定性，比RC振荡器咼两个数量级，比石英振荡 器略低。尺寸小、重量轻，通常只有石英晶体尺寸的一半。价格低，免调整，与RC或LC电路不同，陶瓷振子利用的是机械谐振。这意 味着它基本上不受外部电路或电源电压波动的影响， 从而可以制作成无需调整的高度稳 定的震荡电路。MCU内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚 Xin和Xout分别是此 放大器的输入端和输出端，这个放大器与作为反馈元件的片外陶瓷谐振器一起构成了一 个自激振荡器。MCU虽然有内部

41、振荡电路，但要形成时钟必须外接元件，所以实际构 成的振荡时钟，外接晶振以及电容构成并联谐振电路接在放大器的反馈回路中，对接电 容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响振荡频率的高低，振荡器的稳定性， 起振的快速性和温度稳定性。OpenXCJUT许 一External i u旳TLClock|_|XiNVSSExternal Oscillator777-l图3-2外部振荡器与石英/陶瓷振荡器接法3.1.3复位电路MC80F7708支持四种复位方式：外部复位，上电复位（POR），片内复位（BIR）和看门 狗复位。表3-2为通过复位操作对片内硬件进行初始化值。表3-2复位初始化内部寄存器状态片内

42、硬件初值Program coun ter (PC)(FFFF H) (FFFE H)RAM page register (RPR)0G-flag (G)0Operatio n modeMain-freque ncy clockPeripheral clockOnCon trol registers参考MC80F7708中文数据手册表8-1本设计硬件复位采用上电复位方式，其电路原理图如图3-3所示。刚上电时由于电容C6、C7中无电荷，故两端电势都为零。此时 +12V的电源通过R8给C6充电，Q4 基极电势上升，在达到Q4导通电势UbeON之前，Q4管截止Q5管导通，RESET被拉为 低电平。Q4

43、基极电势达到导通电势 UbeON后，Q4导通Q5基极被拉为低电平，Q5管截 止，VCC通过R9给C7充电。此过程中C6、C7充电波形如图3-4所示：图3-3复位电路丁路：基于单片机的智能电饭煲控制器设计3.2 LED显示驱动控制电路3.2.1 GY4690B高段位数码管标准偏辍由于本电饭煲实现的功能较多，需要高段位显示器来标识各种功能状态。设计采用 黄山市广远光电科技有限公司的 GY4690B专为电饭煲等应用的高段位 LED显示器，其 具有显示亮度高、功能多等优点，圭寸装外形如图3-5所示：丝苗米1珍珠米什锦米1: Q预约时1可1理e煮饭时间图3-5 GY4690B封装外形GY4690B特点：

44、GY4690B为8位10段LED，线路连接方式为共阴模式，发光颜 色有三种：黄、橙、蓝。发光二极管光电参数如表3-3所示：表3-3 GY4690B光电参数参数名称符号测试条件最小值典型值最大值单位正向电压VFIF=20mA2.8-3.6V反向电流IRVR=5V-20uA发光强度IVIF=20mA50-60med主波长入DIF=20mA465-467nm各显示段对应的LED发光二极管序号如图3-6所示，其中字母A-J表示段码，字母 之前的数字表示扫描位码。数字段常用显示段码如表3-4所示：安徽工程大学毕业设计(论文)- -安徽工程大学毕业设计(论文)- # -IIC1VIMikSSF1r 卩|

45、一 11j呼口Ej -飞卡 IgiMln-期-M Cl GC fitCf MCI41 4J7A 7*7C 7B7E 7F7C 7171 7JK 8BVE SFl SJfPIM1-PLN1：图3-6各显示段对应发光二极管序号表3-4数字段显示段码字符段码(AB )段码(CDEFGHIJ)字符段码(AB )段码(CDEFGHIJ)00 x030 xF070 x030 x8010 x010 x8080 x030 xF820 x030 x6890 x020 xD830 x030 xC8E0 x020 x7840 x010 x98F0 x020 x3850 x020 xD8B0 x030 x6860 x

46、020 xF8Z0 x000 xF83.2.2数码管驱动控制电路要驱动GY4690B高段位LED显示器MC80F7708有限的I/O 口难以满足需求，同时引 脚也难以承受过大的LED驱动电流负荷，需要增加专用的LED驱动器。TM1629C是带键 盘扫描接口的LED(发光二极管显示器)驱动控制专用电路，内部集成有 MCU数字接口、 数据锁存器、LED高压驱动、键盘扫描等电路。主要应用于冰箱、空调、家庭影院等产 品的高段位显示屏驱动。本设计中显示驱动采用 TM1629C芯片，其特点如下：(1)特性说明：?采用功率CMOS工艺?显示模式15段 X 8位?键扫描(8 X 1bit)?辉度调节电路(占空

47、比8级可调)?串行接口 (CLK、STB、DIO)?振荡方式：RC振荡(450KHZ+5%)?内置上电复位电路(2)管脚定义:（5）显示寄存器地址和显示模式:- # -（5）显示寄存器地址和显示模式:- -丁路：基于单片机的智能电饭煲控制器设计GR4GRID5GR3GRID6GNDGNDGR2GRID7GR1GRID8GNDVDDDIOSEG15CLKTM1629C SEG14STBSEG13K0SEG12VDDSEG11SEG1CSEG9SEG1/KS1SEG2/KS2SEG3/KS3SEG4/KS4SEG5/KS5SEG8/KS8SEG7/KS7SEG6/KS6图3-7 TM1629C引脚

48、图（3）管脚功能说明：表3-5 TM1629C引脚功能符号管脚名称说明DIO数据输入/输出在时钟上升沿输入/输出串行数据，从低位开始STB片选在上升或下降沿初始化串仃接口，随后等待接收指令。STB为低后的第一个字节作为指令，当处理指令时， 当前其它处理被终止。当 STB为高时，CLK被忽略CLK时钟输入时钟上升沿输入/输出串行数据KC键扫数据输入输入该脚的数据在显示周期结束后被锁存SEG1/KS1 SEG8/KS8输出（段）段输出（也用作键扫描），P管开漏输出SEG9 SEG15输出（段）段输出，P管开漏输出Grid1 Grid8输出（段）位输出，N管开漏输出VDD逻辑电源5V 10%GND逻

49、辑地接系统地注：DIO 口输出数据时为N管开漏输出，在读键的时候需要外接1K-10K的上拉电 阻。TM1629C电气参数:表3-6 TM1629C 电气参数参数符号范围单位逻辑电源电压VDD(-0.5，+7.0)V逻辑输入电压VI1(-0.5，VDD+0.5 )VLED Seg驱动输出电流IO1-50mALED Grid驱动输出电流IO12+200mA功率损耗PD400mW安徽工程大学毕业设计（论文）- - -显示寄存器存储通过串行接口从外部器件传送到TM1629C的数据，地址从OOH-OFH共16字节单元，分别与芯片 SGE和GRID管脚所接的LED灯对应，分配如 表3-7所示：表3-7显示

50、寄存器SEG1SEG2SEG3SEG4SEG5SEG6SEG7SEG8SEG9SEG1SEG1SEG1SEG1SEG1SEG1XxxHL（低四位）xxHU（高四位）xxHL（低四位）xxHU（高四位）B0B1B2B3B4B5B6B7B0B1B2B3B4B5B6B700HL00HU01HL01HUGRID102HL02HU03HL03HUGRID204HL04HU05HL05HUGRID306HL06HU07HL07HUGRID408HL08HU09HL09HUGRID50AHL0AHU0BHL0BHU:GRID60CHL0CHU0DHL0DHUGRID70EHL0EHU0FHL0FHUGRID

51、8注：写LED显示数据的时候，按照从低位地址到高位地址，从字节的低位到高位 操作；在运用中没有使用到的 SEG输出口，在对应的BIT地址位写0。（6）指令说明：指令用来设置显示模式和LED驱动器的状态。在STB下降沿后由DIO输入的第 个字节作为一条指令。经过译码，取最高 B7、B6两位比特位以区别不同的指令。表3-8 TM1629C 操作指令B7B6指令01数据命令设置10显示控制命令设置11地址命令设置如果在指令或数据传输时STB被置为高电平，串行通讯被初始化，并且正在传送的 指令或数据无效（之前传送的指令或数据保持有效）。3.2.3 LED显示驱动控制电路设计TM1629C带键盘扫描接口

52、的LED驱动控制专用电路最，多可驱动15段X 8位LED， 由于未使用其按键功能，所以电路设计中不需考虑按键扫描部分。GY6095B为10段X 8位共阴方式LED，其的正常导通时：管压降范围为（2.8V， 3.6V）。而TM1629C为5V逻辑电平，故需要在 GY6095B数码显示器的各segment口 串联一电阻，起限流作用。经过测试本设计选用阻值为470?电阻，导通电流约为3mA。将GY6095B的seg1 seg10端口串联470?电阻，并分别与 TM1629C对应的端口 连接，GY6095B的com1 com8分别连至TM1629C对应端口丁路：基于单片机的智能电饭煲控制器设计在GY6

53、095B、TM1629C的电源与地间各并联上100uF电解电容和0.1 nF瓷片电容。 起到去耦、滤波作用，稳定芯片供电电源，抑制电源线路上脉冲电流引起的电磁干扰， 保证系统可靠性。串行通信口（ DIO、CLK、STB）需分别接10K的上拉电阻至 VDD，且要分别接 100pF电容之地，以降低电磁干扰对通讯口的影响。另外显示电路中还有三个发光二极管，作为按键指示灯。电路接法如图3-8所示:vunGM)100UI I0VCKTokSTG2 虫祸尸“11 COM24CnMl6?COM4 1 t OM3 TSEG1012SEG913SEGSHSECI715SEJO CLKSTB KOVDD SEOL

54、 KI SF(i2 K2 %FCH K$ SKH k I 5EG5 KTX1I629CCOM!-COM2 -S1GLStG2COM3SEG3COM4SEG5SEG6C0M5SEG7SFG8CQM6 SEG9SEG10CONFCOMS LLMIH1? C0f2I CDfL I COMI15 0X15&16 ( UMu1017 COM?IS COfx图3-8显示模块电路三I6M 二PLUM rttLLW re一二二3.3触摸按键电路3.3.1 CY8C20524触摸按键控制器简介在便携式媒体播放器和移动手持终端等大容量、高可视性产品的应用中，触摸式按 键作为一种接口技术已被广采用。由于具有易使用，

55、简洁、美观、无磨损、防水保护和 成本低廉等优点，越来越多的电子产品开始从传统的机械按键转向触摸式按键。触摸按键与机械按键相比，操作时不需要直接接触，产品整个显示与按键模块可用 整块透明绝缘材料（要求按键部分略薄、介电常数较高的材料）封装，界面简洁而美观, 界面无接缝，易于清理，不易进水（以免造成系统故障或人生伤害）。本设计中按键模块既采用较为流行的电容触摸式按键，主要通过一片专用的CapSense IC CY8C20524来实现触摸功能。CY8C20524具有以下的特性：低功耗CapSense模块：可配置的电容式感应元件。强大的Harvard架构处理器：M8C处理器的速度最咼可达 12 MHz

56、。速度高、功耗低。工作电压：2.4 V至5.25 V。灵活的片上存储器：8KB闪速程序存储器，50,000次擦/写循环。512字节的SRAM数据存储器。中断控制器。系统内串行编程（ISSP）。高精度的可编程时钟：内部土 5.0%，6/ 12MHz主振荡器。内部低速振荡器，32 kHz，能够实现看门狗和睡眠功能。可编程引脚配置：所有通用I/O均可选择上拉驱动、High Z驱动、开漏驱动和CMOS驱动模式。 通用I/O上最多可有28个模拟输入。所有通用I/O均接受可配置的输入。通用内部模拟总线。电压比较器具有抗噪能力。其它系统资源：2可配置的通信速度，I C: 50 kHz/100 kHz /40

57、0 kHz，SPI： 46.9 kHz 3 MHz。I2C从器件。SPI主控和SPI从器件。看门狗和睡眠定时器。集成监控电路。3.3.2 CY8C20524引脚及功能CY8C20524引脚封装如图3-9：ai ro7| A 凶5 Al POP JA P0(l| JAl P27| Al R2S) JAl 旳 3| AIP?1 Vss iAl. I2CSCL PI7 AL I2CSDAH15) 4Al PI 3 Al, I2C SCLPKll JVsi J52827262524232221201918门16VddP016 AlP041 AlPO?AIPOfO AlP26 AJP?H1 AlP?f?

58、AiP20AJXRESPl 16 AI P1H1EXTCLK. Al P12|AIP1P1EC SDA.A1图3-9 CY8C20524引脚图CY8C20524各引脚对应的功能如表3-9：丁路：基于单片机的智能电饭煲控制器设计表3-9引脚功能引脚编号类型名称说明数字模拟1I/OIP07模拟列复用器输入2I/OIP05模拟列复用器输入和列输出3I/OIP03模拟列复用器和列输出，积分输入:4I/OIP01模拟列复用器输入，积分输入5、6I/OIP25、P257、8I/OIP23、P21直接开关电容模块输入9功耗V ss接地10I/OIP172I C串行时钟(SCL)11I/OIP152I C串行

59、数据(SDA)12I/OIP1313I/OIP11I2C 串行时钟(SCL)，ISSP-SCLK 1114功耗V ss接地15I/OIP10I2C 串行数据(SDA)，ISSP-SDATA1116I/OIP1217I/OIP14可选外部时钟输入(EXTCLK)18I/OIP1619输入XRES:采用内部下拉的咼电平有效外部复位20、21I/OIP20、P22直接开关电容模块输入22、23I/OIP24、P2624、25I/OIP00、P02:模拟列复用器输入26、27I/OIP04、P06模拟列复用器输入28功耗V DD供电电压CY8C20524电容测量原理CY8C20524的电容测量方法采用

60、自电容方式。自电容方式使用一个引脚，并测量 该引脚和地面之间的电容。自电容式感应系统的工作原理是，驱动传感器连接的引脚电 流并测量电压。若将手指放在传感器上，则测得的电容会增加。自电容感应最适用于单 点触摸传感器，例如按钮和滑条。其测量原理如下：在CapSense自电容系统中，使用名为Cx的控制器测量传感器电容。当手指不在传 感器上时，Cx等于系统的寄生电容。寄生电容 Cp是分布电容的简化形式，其中包括传 感器垫块效应、覆盖层效应、CapSense控制器引脚和传感器垫块之间走线的效应、穿过 电路板的过孔的效应以及CapSe nse空制器引脚电容的效应。Cp与传感器垫片周围的电 场有关。尽管图3