可烤印天气预报信息的面包机设计.docx
- 文档编号:13769142
- 上传时间:2023-06-17
- 格式:DOCX
- 页数:80
- 大小:913.88KB
可烤印天气预报信息的面包机设计.docx
《可烤印天气预报信息的面包机设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《可烤印天气预报信息的面包机设计.docx(80页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
可烤印天气预报信息的面包机设计
毕业设计说明书
题目:
可烤印天气预报信息的面包机设计
学号:
姓名:
班级:
专业:
指导教师:
学院:
答辩日期:
摘要
随着微电子技术、传感技术和控制技术的发展,现代化家电正朝着多功能化、人性化、智能化等方向发展。
本文对可烤印天气预报的烤面包机机构和配套使用的控制系统进行了设计。
本设计的烤印机构在传统面包机的电阻丝网上增加了天气信息烤印图案,并对机械式温控模块进行改进,增加温度传感器和温控继电器,用于烤印温度的监控和无级控制。
该控制系统基于STC89C52RC单片机控制烤面包机的烤印。
PC机空闲时间内自动开启,运行网络获取天气的程序,该程序利用WebBrower、INET等控件筛选和截取特定网页的天气信息,利用无线串口通信模块将信息传送给休眠的单片机,单片机被唤醒并将接收到天气信息存放到存储器后,自动进入休眠。
烤印时,单片机根据存储器中的天气信息,烤印天气图案。
可烤印天气信息的烤面包机与传统的烤面包机相比,更具人性化,互动性好,在一定程度上提高了烤面包机的附加值。
关键词:
面包机;天气信息;单片机
Abstract
Thehighpacedevelopmentofmicroelectronicstechnology,transducertechnologyandcontrollingtechniqueshavewitnessedmodernhouseholdelectricappliancesadvancementapproachingtothefinalgoal,whichismeasuredby3majorstandards:
multi-function,humanity-orientation,andartificialintelligence.Inthisthesis,Idesignedatoaster(canprintouttheinstantaneouslocalweatherinformation)structureandacontrollingsystem(includingtheoperationregulationandperipheralcontrollingsections).Comparingwithtraditionaltoaster,Ifirstaddedmanyweatherprintingtemplatesontheheatingcord,thenImadesomerevisiononmechanicaltemperaturecontrollingblocklikethenewkindsoftemperaturesensorsandtemperaturerelaycontrollingnetwork.,whichwereallaimedtomonitorthetemperatureandimplementtheelectrode-lesscontrol.ThiscontrollingsystemwasbasedonSTC89C52RCMCU.PCautomaticallystartstoworkduringthestandby(idle)state,thenoperatetheweather-retrievingprogram,whichhasembeddedinsidebefore.Thisembeddedprogramneedsplug-inslikeWebBrowserINETtoscreenoutandcapturetheweatherinformationfromsomespecificwebpages,afterthat,thesleepyMCUwillbewakenuprightafterthecapturedweatherinformationhasbeentransferredviatheserialportcommunicationmodule.AfterthewakenMCUhasreceivedthedata,itwillimmediatesendthemintoembeddedmemoryandbecomeidleagain,whichthisidlestatewon’tchangeuntilthenextserialsignalhascome.Duringthisidletimeperiod,MCUwasorderedtoprintoutthetemplateaccordingtotheinformationstoredinthememory.Anintactcyclewillcompleteaftertheprintingprocesswasfinished.Thisnew-featuredtoasterhasobviouslybecomemorealluringsinceitlettoasterintegratemorefunctionsandmakeitbecomemorehumanity-orientedandhighinteractionperformance.
Keywords:
toaster;weatherinformation;MCU
第1章 绪论
1.1 选题的背景
近几年来,由于快节奏的生活方式,人们没有足够的时间去做早餐。
取而代之的是倒一杯牛奶烤一块面包做为自己的早餐。
这样既节省时间又提供了丰富的营养。
面包、牛奶做为早餐也逐渐被国内很多人接受,更是备受上班族的偏爱。
因此烤面包机在我国有着广泛的应用前景。
在不久的将来,面包也就成了人们早餐的必须品。
烤面包机也会成为厨房的必须品。
1893年美国的一家名为康普顿公司发明了第一台电烤面包机,取代了传统的火烤面。
但当时第一台用电烤面包的设计还不完善,需要不断的注意时间,来适当的翻转面包进行另一面的烘烤。
1919年,CharlesStriate(查理斯.斯特里特)发明了第一个装有内置定时器的弹出式烤面包机,当定时时间到时,面包会被自动弹出,但当时仍需要手动翻烤面包。
弹出式烤面包机发明后的20年内,烤面包机爆炸性的从1922年的40万台增长到120万台,可见当时美国人对烤面包机的依靠。
烤面包机的整体设计一直没有太大的改变,只是在外观、功能和外观设计上更具有人性化了。
如今的烤面包机为不同类型的面包设计了不同类型的烤面包机。
有设置烤面包时间长度的,有设置烤面包温度的,甚至有些还拥有倒数计时器,用来提醒你取走面包。
当然烤面包机的设计也并非一成不变。
比如烘烤加热装置,从原来仅有两面的电热丝更新为红外加热管,从而在设计上发生了翻天覆地的变化。
1.2 可烤印天气预报信息的面包机的设计意义
日前,海尔在第11届中国家电博览会上发布2012全球家电的五大趋势:
自由、共享、绿色、智慧、定制,开启全球产业发展的新智能时代。
近年来,随着人们生活水平的提高以及消费理念的转变,消费者对家电的需求正逐渐由原来的单一功能、单一产品向多元化功能、综合解决方案转变。
对于家电企业而言,则意味着从“卖产品”向“卖服务”升级。
家电已不再是生活的辅助品,而成为人们思想的延伸。
融合、智能、开放成为家电业新的时代主题。
随着微电子技术、传感器技术和控制技术的发展,传统的机械式烤面包机已经难以满足现代家电的发展要求.烤面包机应朝着多功能、节能、智能化和人性化方向发展。
可烤印天气预报信息的烤面包机设计正好体现了烤面包机的多功能、智能化、人性化等的现代化家电的发展理念。
可烤印天气信息的面包机的设计刚好体现了未来烤面包机的发展理念。
1.3 国内外研究现状
随着当前居民生活水平的提高,智能信息家电将成为现代家庭的新时尚进入20世纪90年代后期以来,数字化技术取得了更加迅猛的发展并日益渗透到各个领域。
随着Internet网向普通家庭生活不断扩展,消费电子、计算机、通讯一体化趋势日趋明显,智能化信息家电产品已经开始步入社会和家庭。
智能家电由于其安全、方便、高效、快捷、智能化等特点在21世纪将成为现代社会和家庭的新时尚。
目前主要的智能家庭产品通过设置家里的控制面板、电话或连接网络的计算机,来监控智能家居的报警系统、照明系统、智能家电和智能调温设备。
STARGATE的家居自动化系统:
它可集中控制照明、报警、室温调节、家庭影院、视频/音频、语音邮件、监控、灌溉等系统,还允许通过网络更新控制程序,无需通过跟换EPROM就可以完成软件的升级。
NI智能家居系统:
只要有三类产品,OMNILT,OMNI,OMNIPRO,分别适用普通家庭,办公室及高级住宅。
可用于协调控制这些地方的照明、调温、安保等系统。
所用OMNI产品都配有内置串口,可用来与Internet连接。
用户可借助于公司的软件Web-Link,通过网路uodui控制器进行设置。
ALdeluxe智能家居系统:
它在PC机上集成了家居系统的所有控制,包括电灯、设备、空调系统、电话、保安系统、家庭影院和互联网系统等。
用户可以在任意点点通过声音控制实现对这些系统的控制。
由于公司是通过房间里现有的电源线从PC机上传送命令,用户不需要对房间进行重新布线。
1.4 课题的内容及框架
1.4.1课题研究内容
本系统主要采用单片机作为控制核心,设计内容如下:
在每天的某一个时刻,PC机上自动运行VB程序,下载每天的天气信息,通过无线传送模块,将每天的天气信息传送给单片机,单片机将信息存储到存储器中,烤印时单片机从存储器中读取天气信息,根据不通的天气信息控制不同的继电器,对面包进行天气图案的烤印。
并将天气信息显示在LCD液晶上,便于观察。
烤面包机上设有三个按键,分别对应三种面包的烤焦程度,当温度到达设定的温度后,烤面包机停止加热,烤面包机在不工作时,系统进入空闲状态,达到节能的目的。
1.4.2论文结构
本文主要是对烤面包机控制系统的软件、硬件和烤面包机的机构进行设计,章节内容如下:
第1章:
介绍了烤面包机的背景意义,和未来家电的发展方向。
第2章:
总体方案的设计并根据方案对硬件电路进行设计和分析。
第3章:
控制系统的流程图的绘制和软件设计。
第4章:
对面包机机构进行设计和绘制。
第5章:
总结。
论文框图如图1.1所示:
图1.1 论文框图
第2章 可烤印天气预报信息的烤面包机的硬件设计
2.1 系统功能要求
本次设计是基于单片机控制的烤面包机。
要求在设定开机的时间内,将网上天气信息的抓取并将信息传送到单片机上,单片机通过对信息的处理来决定在面包上烤印的天气图案(晴天、阴天、雨天)。
本系统在上位PC机设定的时间内登录特定的天气预报网站,截取并筛选当天的天气信息,再将筛选后的天气信息通过无线串口发送给单片机。
单片机对接收到的天气信息进行存储,当需要烤印面包师,单片机根据天气信息来控制烤面包机对天气图案的烤印。
单片机在不工作时,要求控制系统进入休眠模式,以此达到节能的目的,当单片机接收到到从上位机的天气信息和进行面包烤印时,单片机才会被唤醒,进入工作状态。
2.2 控制系统整体方案
可烤印天气信息的烤面包机可通过PC机上网,通过在PC机上自动运行程序来实现上网,实现自动抓取网页上的天气信息和将天气信息发送给单片机。
单片机将接收到的天气信息存储到存储器中后进入省电模式,当需要烤印面包时,单片机根据存储器中的天气信息来控制烤面包机的加热网来烤印天气图案和天气信息的显示,系统的整体框图及实物如图2.0所示:
图2.0 系统框图图2.1 实物图
本次的可烤印天气信息的烤面包机的控制系统组要由硬件和软件两部分组成。
具体内容如下:
1)硬件部分
1上位PC机:
用于上网、下载和发送天气信息。
2控制模块:
控制模块所用STC89C52RC高性能单片机作为系统的主处理单元。
3无线数据传送模块:
用于串口之间的无线数据传送。
4液晶显示模块:
用于显示每天的天气情况。
5USB串口转换模块:
用于无线模块和电脑之间的连接。
6温度模块:
用于获取烤面包时的温度。
7继电器模块:
用于控制烤面包机的通电状况。
8EEPROM存储器:
用于存放天气信息。
2)软件部分
软件部分主要由PC机的VB语言和下位机的C语言组成。
VB程序主要实现如下操作:
在PC机上设定一个时间后,当所设定的时间到达后VB程序自动开始运行,通过VB程序的运行来抓取网页上的天气信息,并将处理后的天气信息通过无线发送给单片机。
VB程序在PC机上运行一段时间后,VB程序自动关闭,并自动关闭PC机。
C语言主要实现如下操作:
1APC220-43无线数据传送模块的参数设置。
2STC89C52RC单片机的串口数据接收。
3将天气信息显示在1602液晶模块上
4天气信息的存储。
5温度的采集。
6控制天气信息的烤印。
2.3 获取天气信息的上位PC机设计
上位PC机主要用于天气信息的获取和发送。
PC机通过网络端口进行上网,对天气预报网站的天气信息进行采样和下载,再通过RS-232串口将信息发送出去。
RS-232是一种串行通讯接口。
其引脚(图2.2)说明如下:
1、DCD:
载波检测
2、RXD:
接收数据
3、TXD:
发送数据
4、DTR:
数据终端准备好
5、GND:
信号地
6、DSR:
数据准备好
7、RTS:
请求发送
8、CTS:
清除发送
图2.2RS-232引脚
9、RI:
振铃提示
2.4 无线数据传送模块
无线数据传送模块主要用于实现PC机与单片机的无线通信,实现天气信息的无线传送。
无线数据传送模块由APC220-43模块和USB串口转模块两部分组成。
2.4.1 APC220-43无线数据传送模块
APC220-43无线数据传送模块是一块高度集成半双工微功率无线数据传输模块,其中嵌入了高速单片机和性能射频芯片。
APC220-43无线数据传送模块使用了创新的循环交织检错编码,大大的提高了抗干扰能力和灵敏度要求,最大可以纠正24bits的突发连续错误。
小体积宽电压运行,较远传输距离的APC220-43模块能够透明的传输任何大小的数据,而且用户无须编写复杂的设置与传输程序。
APC220-43无线数据传送模块内设256bytes大容量缓冲区,在缓冲区为空的时,用户可以1次传输256bytes的数据,同时APC230-43模块提供标准的DART/TTL接口,1200/2400/4800/9600/19200/38400/57600bps七种波特率。
设置模块采用串口设置模块参数,具有丰富便捷的软件编程设置选项,包括频点,空中速率,以及串口速率,校验方式,等都可设置,设置方式有二种方式,一是通过软件RF-Magic利用PC串口即可,二是动态在线设置,用户通过设置SET脚为低电平,用串口发命令动态修改。
APC220-43模块共有9个接脚,引脚定义如表2.1所示:
表2.1 APC220-43引脚定义
APC220-43引脚定义
引脚
定义
说明
1
GND
地0V
2
VCC
3.3V-5.5V
3
EN
电源使能端,呈1.6V或悬空使能,至0.5V体眠。
4
RXD
DRAT输入口,TTL电平。
5
TXD
DRAT输出口,TTL电平。
6
AUX
DART口的收发指示输出,低接收,高输出。
7
SET
参数设置,低有效。
8
NC
空脚。
9
NC
空脚。
模块与终端设备的连接如图2.3所示。
图2.3 模块与终端设备的连接图
2.4.2 USB串口转换模块
USB转串口模块主要由PL-2303HX芯片构成。
PL-2303HX用于USBTORS232接口。
解决RS-232串行通信与USB功能接口联接。
PL2303HX还可以模拟成COM端口,并转换成USB接口应用。
PL-2303HX具有USB传输模式容量大、数据缓冲器大和自动控制流量的优势。
PL-2303HX波特率发生器能产生从75bps一6000000bps之间的波特率。
PL-2303HX的引脚图如图2.4所示:
图2.4 PL-2303HX的引脚图
对于具有RS232通信接口的设备,只需用将RS232电平转换芯片换成PL-2303HX芯片就可以了,原单片机中的通信不须作修改,即可将设备改成具有USB功能的设备。
软件的编写可以完全按照过去的串行通信格式编写,单片机将数据传送给PL-2303HX后,PL-2303HX将其从DM、DP端按照USB协议传送出去:
从DM、DP接收到的数据,经过内部的处理后,将从TXD,RDX端口按照串行通信的格式传输给单片机。
2.5 控制烤印的下位机硬件设计
2.5.1 单片机CPU最小系统及I/O口资源分配
本系统CPU采用,它是一款高速、低消耗、超强抗干扰芯片的单片机,指定代码完全兼容传统89C51单片机,工作电压有两类:
一类为5.5V~3.3V(即5V单片机):
另一类为3.8V~2.0V(即3V单片机),STC89C52RC单片机实际工作频率能达到48MHz,有E2PROM功能AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器(FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的单片机芯片,它采用静态CMOS工艺制造,具有低电压,高性能的特点。
该单片机具有如下资源:
1)4KB的内部Flash程序存储器,可实现3个级别的程序存储器保护功能。
2)128字节的内部数据存储器。
3)32个可编程I/O引脚
4)2个16位计数/定时器。
5)5个中断源,2个优先级别。
6)1个可编程的串行通信口。
I/O口资源分配如表2.2所示:
表2.2I/O口资源分配
单片机I/O口
外围接口电路硬件模块
P1.4-P1.6,P2.2
按键模块
P1.7,3.0-3.3,P3.6
APC220-43模块
P3.4,P3.5
EEPOM存储模块
P2.0-P2.2,P0.0-P0.7
液晶显示集成电路模块
P2.3-P2.6,
继电器模块
其最小系统图如图2.5所示:
图2.5. 单片机最小系统图
2.5.2 1602液晶显示模块
本系统采用1602液晶显示集成电路模块,用于显示天气信息和烤印面包时的温度,它与单片机的接口电路如图2.6所示。
图2.6 1602液晶显示模块
其引脚功能如表2.2所示:
表2.2 引脚功能表
引脚号
引脚名
电平
输出/输入
作用
1
Vss
电源地
2
Vcc
电源
3
Vee
调整对比度的电压
4
RS
0/1
输入
0=指令的输入
1=数据的输入
5
R/W
0/1
输入
0=向LCD写入指令数据
1=向LCD读取信息
6
E
1,1→0
输入
使能信号:
1=信息的读取,
1→0=指令的执行
7
DB0
0/1
输出/输入
数据总线(最低位)
8
DB1
0/1
输出/输入
数据总线
9
DB2
0/1
输出/输入
数据总线
10
DB3
0/1
输出/输入
数据总线
11
DB4
0/1
输出/输入
数据总线
12
DB5
0/1
输出/输入
数据总线
13
DB6
0/1
输出/输入
数据总线
14
DB7
0/1
输出/输入
数据总线(最高位)
15
A
+Vcc
LCD背光电源正极
16
K
接地
LCD背光电源负极
1602LCD中有80字节的DDRAM数据存储器,用于寄存待显示的字符代码。
内建有160个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM.8个可提供用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM。
2.5.3 继电器模块
继电器模块用于控制烤面包机的工作状态和烤印的天气图案,由于单片机是一个弱电器件,一般情况下工作电压在5V及5V以下。
驱动电流在mA级以下。
当需要控制大功率器件时,就要有一个功率驱动来衔接。
继电器驱动就是一个典型的功率驱动环节。
继电器驱动包含两个意思:
一是指对继电器进行驱动,二是继电器驱动其他器件,比如继电器直接驱动接触器,所以,继电器就是单片机与其他大功率器件的接口。
继电器控制电路如图2.7所示:
图2.7继电器控制电路图
其中继电器1口接地;2口通过三极管与电阻接单片机I/O口;3口与5口为常开触点,可以用来控制电路的断开与闭合,所以串联至烤面包机的电路中;4口为空脚。
烤面包机一共用到四个继电器:
控制烤面包加热网的继电器接P1.0口;
控制烤面包晴天图案的继电器接P1.5口;
控制烤面包阴天图案的继电器接P1.6口;
控制烤面包阴天图案的继电器接P1.7口;
2.5.4 DS18B20温度模块
温控模块选用DS18B20单总线数字温度传感器。
用于监控烤印面包时的实时温度。
并将温度反馈给单片机。
DS18B20只有一根数据线,通过控制这跟数据线来完成系统中的数据交换。
单总线通常要求外接一个约为4.7K—10K的上拉电阻,这样,当总线闲置时其状态为高电平。
DS18B20单线数字温度传感器,其具有独特的优点:
1)仅需要一条口线即可实现微处理器与DS1820的双向通讯。
2)温度的测量范围在-55℃~125℃。
3)工作时不需要外接任何部件。
4)可并联多个DS1820在一个数据线上。
5)供电方式有两种,第一种通过内部寄生电路中获取上电源。
第二种外接电源。
6)可通过程序对测量参数进行设置。
7)温度计不会因为负压特性电源极性接反而烧坏。
8)内部含有一个EEPROM存储器,可防止掉电后设置参数的丢失。
温控模块电路图如下图2.8所示:
图2.8温控模块电路图
GND:
接地
DQ:
接单片机P3.3口
VDD:
接电源
其主要由4部分组成:
64位的ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器(8位寄存器用于设置工作模式)。
出厂时厂家在64位的ROM中光刻好了序列号,刻好的序列号我们可以看做是DS18B20的地址序列码,由于每一个DS18B20温度传感器都有着不同的64位序列。
这样就能实现在一根数据总线上挂很多歌DS18B20用于检测不通地方的温度。
2.5.5 EEPROM存储器模块
EEPROM用于存储天气信息,当PC发送天气信息给单片机时,单片机将接收到的天气信息存储到EEPROM存储器中。
当需要烤印天气图案时再从存储器中读取天气信息。
EEPROM是一种可擦除可编程的只读存储器,并且其内容在掉电的时候也不会丢失。
在平常情况下EEPROM是只读状态,当需要写入数据时,在指定的引脚上加入一个高电平,即可写入或擦除。
而且其擦除速度比较快。
I2C总线接口是EEPROM存储器是一种采用I2C总线接口的串行总线存储器。
这类存储器具有体积小、引脚少、功耗低、工作电压范围宽等特点。
本次设计采用I2C总线24C08存储器。
其容量为1KB(1Kx8位)在实际应用中,由于51系列单片机没有I2C总线
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 可烤印 天气预报 信息 面包机 设计
![提示](https://static.bingdoc.com/images/bang_tan.gif)