一款智能電飯煲的設(shè)計

邵祥 洪云 胡欣雨 涂海川 張馨方

摘要：隨著科技的不斷進(jìn)步，我們的身邊出現(xiàn)了很多科技發(fā)展帶來的產(chǎn)品，智能、環(huán)保，高效的智能家居電器逐漸深入我們的生活中之中。本文主要介紹了一種智能電飯煲的設(shè)計，用STM32單片機(jī)連接藍(lán)牙，進(jìn)行遠(yuǎn)程通信技術(shù)，控制智能電飯煲的各種操作，同時對比同類產(chǎn)品，藍(lán)牙傳輸使信號的傳輸更加穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：STM32F103;智能;電飯煲;藍(lán)牙;遠(yuǎn)程通信

0 引言

隨著科技的不斷進(jìn)步，科技的力量使人們的生活方式更加方便、更加快捷，從機(jī)械式控制的電飯煲到電子式控制、微電腦控制的電飯煲，再到如今的電磁加熱，微壓力控制的電飯煲，都是科技進(jìn)步所帶來的創(chuàng)新。20世紀(jì)早期用于工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展起來的電子控制技術(shù)隨著控制理論和微電子系技術(shù)等理論的興起，逐漸應(yīng)用于各行各業(yè)中去。

本產(chǎn)品主要圍繞stm32為核心，構(gòu)建包括溫度測量及報警，藍(lán)牙傳輸和遠(yuǎn)程斷電等諸多功能。以使用電飯煲變得更加方便快捷為目的，設(shè)計此類智能電飯煲。

1 工作原理

如圖1，本產(chǎn)品主要由stm32核心主控系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)和藍(lán)牙傳輸系統(tǒng)三部分組成。stm32主控系統(tǒng)的作用是控制接受溫度傳感器的數(shù)據(jù)并把該數(shù)據(jù)發(fā)送到藍(lán)牙模塊，同時把溫度顯示在oled屏幕上。遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)是通過手機(jī)向藍(lán)牙發(fā)送相應(yīng)的指令，從而控制電飯煲的通斷電。藍(lán)牙傳輸系統(tǒng)是stm32單片機(jī)系統(tǒng)與藍(lán)牙模塊之間通過串口的數(shù)據(jù)傳輸過程。

2 硬件組成說明

* 系統(tǒng)主要由stm32核心板，溫度傳感器DS18B20模塊，蜂鳴器，繼電器，藍(lán)牙模塊組成

* stm32核心板采用的型號是stm32F103，處理器為ARM3版本;

* 溫度傳感器為型號DS18B20，可檢測溫度范圍在-55～125攝氏度;

* 繼電器是小電壓控制大電壓的8引腳繼電器;

* 藍(lán)牙模塊采用BT04型號。

硬件說明：

①STM32F103采用內(nèi)核為ARM 32位的CortexTM-M3 CPU，最高工作頻率高達(dá)72MHz;內(nèi)嵌4～16MHz晶體振蕩器;同時擁有256k至512k字節(jié)的閃存程序存儲器。通過STM32F103可以控制蜂鳴器、oled屏幕顯示、接受DS18B20溫度傳感器的輸出信號，控制繼電器的通斷。

②DS18B20是常用的數(shù)字溫度傳感器，其輸出的是數(shù)字信號，具有體積小，硬件開銷低，抗干擾能力強(qiáng)，精度高的特點。DSP18B20可以獲取模塊所在位置的溫度，且可獲取溫度的范圍較大，可以很好的滿足本作品的需求，同時DS18B20輸出的數(shù)字信號能夠直接被STM32F103直接讀取，大大簡便了溫度讀取的過程。

③繼電器（英文名稱：relay）是一種電控制器件，是當(dāng)輸入量（激勵量）的變化達(dá)到規(guī)定要求時，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預(yù)定的階躍變化的一種電器。本產(chǎn)品使用的繼電器是用5V直流小電壓控制220V交流大電壓。5V的直流電壓可以通過核心板輸出的3.3V直流電壓通過三極管放大產(chǎn)生。而核心板可以通過控制3.3V電壓的輸出與否來間接控制繼電器的開關(guān)。

④DX-BT04-A藍(lán)牙模塊是深圳大夏龍雀科技有限公司專為智能無線數(shù)據(jù)傳輸而打造，遵循V3.0藍(lán)牙規(guī)范。通過該藍(lán)牙模塊可以由核心板向手機(jī)端發(fā)送接收到的溫度數(shù)據(jù)，同時也可以通過該模塊由手機(jī)向核心板發(fā)送操作指令。

3 軟件說明

3.1、C語言介紹：C語言是一門面向過程的、抽象化的通用程序設(shè)計語言，廣泛應(yīng)用于底層開發(fā)。C語言能以簡易的方式編譯、處理低級存儲器。C語言是僅產(chǎn)生少量的機(jī)器語言以及不需要任何運行環(huán)境支持便能運行的高效率程序設(shè)計語言。

3.2、keil 5軟件介紹：Keil 是美國Keil Software公司出品的單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。

4 成果展示

4.1軟件成果展示

4.2、硬件成果展示

Stm32核心板與藍(lán)牙模塊通過RX和TX連接，通過串口通信傳輸數(shù)據(jù)。當(dāng)溫度高于設(shè)定的溫度后，蜂鳴器就會想起報警，同時將標(biāo)志位通過藍(lán)牙發(fā)送到手機(jī)終端。此時，用戶可以通過發(fā)送相應(yīng)的指令到核心板控制繼電器的使用，從而達(dá)到遠(yuǎn)程控制電飯煲是否通電的功能。在電飯煲正常運轉(zhuǎn)時，oled屏幕會顯示當(dāng)前電飯煲內(nèi)部溫度，監(jiān)測意外事故的發(fā)生。

4.3、使用說明

再不進(jìn)行操作的情況下，電飯煲上的oled顯示屏?xí)@示當(dāng)前電飯煲工作的內(nèi)部溫度，當(dāng)電飯煲的內(nèi)部工作溫度大于設(shè)定的溫度后，就會觸發(fā)報警裝置，蜂鳴器會持續(xù)報警30秒，同時stm32核心板會發(fā)送數(shù)據(jù)到藍(lán)牙模塊，進(jìn)而使手機(jī)端接收到報警信息。此時可以通過手機(jī)端通過藍(lán)牙發(fā)送指令給stm32核心板控制電飯煲的工作情況。發(fā)送數(shù)字1，電飯煲將停止報警狀態(tài);發(fā)送數(shù)字2，電飯煲將斷開電源;發(fā)送數(shù)據(jù)3，電飯煲就會發(fā)送當(dāng)是的內(nèi)部工作溫度到手機(jī)端。

5 應(yīng)用前景

5.1、校內(nèi)應(yīng)用前景

對于大部分高校來說，會禁止同學(xué)們在寢室內(nèi)使用電飯煲這一類的大功率電器，防止出現(xiàn)用電事故，保護(hù)同學(xué)們的人身生命和財產(chǎn)安全。但是在電飯煲的加熱材料選擇方面，可以選用功率較小的發(fā)熱材料，而且本產(chǎn)品可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程斷電和自動斷電，再加上溫度可以實時反饋，能夠很好的預(yù)防事故的發(fā)生。

5.2、校外應(yīng)用前景

因為學(xué)校規(guī)章制度的存在，所以本產(chǎn)品在校外有著更大的應(yīng)用空間。在日常的是生活中，電飯煲已經(jīng)成為家庭生活必不可少的廚房用電產(chǎn)品，而本產(chǎn)品能夠更好的、更便捷的對電飯煲進(jìn)行操控。相較于市場上的其他產(chǎn)品，本產(chǎn)品通過藍(lán)牙傳輸數(shù)據(jù)，穩(wěn)定性更好，信號更加穩(wěn)定。

6結(jié)論

從電飯煲發(fā)明至今，經(jīng)歷了多代的更新與改進(jìn)，跟其他的智能家居一樣經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜、從功能單一到功能多樣化、從手動到自動的演化。而現(xiàn)在電飯煲已經(jīng)走進(jìn)了家家戶戶，因此新型電飯煲將有著巨大的市場，開發(fā)一款操作簡單實用、物美價廉的電飯煲能夠符合當(dāng)今時代人們對新型電飯煲的要求，很快的走進(jìn)市場。

7 參考文獻(xiàn)

【1】盧孔寶，虞玲玲，陸銘.基于智控型全自動煮飯裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].裝備制造技術(shù)，2015（10）：280-281.

【2】廖義奎. Cortex-M3之STM32嵌入式系統(tǒng)設(shè)計[M].中國電力出版社，2012-4

【3】趙宇科，高紅亮，胡惠敏，李小玲.基于STM32的多任務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].湖北師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2021，41（03）：64-68.

【4】劉鵬，孟廣耀，黃居鑫，童欽.全自動淘米電飯煲的整體結(jié)構(gòu)和控制設(shè)計[J].裝備制造技術(shù)，2014（01）：214-216.

【5】曹勇，張慶松.單片機(jī)遠(yuǎn)程控制電飯鍋[J].工業(yè)技術(shù)與職業(yè)教育，2016，14（01）：7-8.

基金項目：

2020年新余學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃資助項目（項目編號：DC202001015）

作者簡介：

邵祥（2000.2-），男，漢族，安徽亳州人，新余學(xué)院本科在讀 ，專業(yè)：電子信息工程