CN203576288U

CN203576288U - 一种温控煮蛋器

Info

Publication number: CN203576288U
Application number: CN201320759789.XU
Authority: CN
Inventors: 常建华; 王亚炜; 杨镇博; 顾久驭; 尹杰
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date: 2013-11-27
Filing date: 2013-11-27
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2023-11-27

Abstract

本实用新型公开了一种温控煮蛋器，包括底座、托盘和盖体，所述托盘设于底座和盖体的中间，底座表面设有按键系统和显示系统，底座内设有单片机、传感器电路、加热系统、复位电路、继电器电路和报警电路，按键系统、传感器电路、复位电路、显示系统和继电器电路直接与单片机相连，加热系统与继电器电路相连，传感器电路检测到温度后产生温度信号并传输给单片机，经单片机计算得到的温度与给定值比较，并根据比较的结果控制继电器电路的通断。本实用新型将温度传感器与单片机一起构成了温控系统，整体设计简单，测量准确，恒温能力强，具有很高的实用价值。

Description

一种温控煮蛋器

技术领域

本实用新型涉及一种煮蛋器，尤其涉及一种温控煮蛋器。

背景技术

水温测量与控制在工业、农业、国防等行业有着广泛的应用。利用单片机技术的温度测控系统以其体积小，可靠性高而被广泛采用。随着科学技术的发展，人民生活水平的提高，水温控制不仅在各类精密产品的生产制造以及特种科学实验中充当重要的角色，同时与人们的日常生活有着密不可分的联系。在水温控制具体实现中对恒温的研究是不可缺少的条件之一。目前我国常见的恒温系统有恒温室，他的恒温精度±１℃及 ±０.５℃，也有±０.１℃。而一些高精度的恒温室如光学仪器厂的刻线室恒温精度已达到±0.0056℃。但是在某些特殊的科学实验室不仅恒温精度很高，而且干扰量多如渗透风、设备散热、送风温度波动以及电热器供电电热电压的波动等，且某些干扰量如渗透风其最大值难于确定而没有采用相应的措施控制渗透风扰量，因此恒温控制系统是一个巨大的难题。

不仅是水温，温度测量也在多行业有着广泛的应用，而且随着科学技术的发展，对温度测量的精度要求越来越高。目前市场上也有恒温煮蛋器，但是产品质量参差不齐，有些甚至达不到恒温的要求，温度控制系统不稳定。

实用新型内容

本实用新型的目的，在于提供一种温控煮蛋器，其测量准确，温度控制稳定。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：一种温控煮蛋器，包括底座、托盘和盖体，所述托盘设于底座和盖体的中间，底座表面设有按键系统和显示系统，底座内设有单片机、传感器电路、加热系统、复位电路、继电器电路和报警电路，按键系统、传感器电路、复位电路、显示系统和继电器电路直接与单片机相连，加热系统与继电器电路相连，传感器电路检测到温度后产生温度信号并传输给单片机，经单片机计算得到的温度与给定值比较，并根据比较的结果控制继电器电路的通断。

进一步的，所述传感器电路包括第一电源、传感器和第一电阻，第一电源分别连接第一电阻的一端和传感器的电源端，第一电阻的另一端与传感器的输出端连接，并共同连接单片机的输入端，传感器的接地端接地。

进一步的，所述继电器电路包括第二电源、继电器、三极管、第二电阻和线圈，继电器的输入控制端正极连接第二电源，继电器的输入控制端负极连接三极管的集电极，三极管的基极连接第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接单片机的输出端，三极管的发射极接地，所述继电器的输出控制端正极连接线圈的一端，线圈的另一端与继电器的输出控制端负极分别连接加热系统的输入端。

采用上述方案后，本实用新型将温度传感器与单片机一起构成了温控系统，整体设计简单，测量准确，恒温能力强，具有很高的实用价值，不仅能够煮鸡蛋也可以煮其他对温度有特殊要求的食物，实现了多利用，满足了人们在日常生活中对于煮东西的更高要求，一物多用，成本低廉，能够降低产品价格，符合市场要求。

附图说明

图1是本实用新型的整体架构图。

图2是本实用新型温控煮蛋器使用DS18B20传感器的封装图。

图3 是本实用新型温控煮蛋器使用DS18B20传感器的传感器电路图。

图4是本实用新型温控煮蛋器的报警电路的电路图。

图5是本实用新型温控煮蛋器的继电器电路图。

图6 是本实用新型温控煮蛋器的主程序框图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。

本实用新型一种温控煮蛋器包括底座、托盘和盖体，所述托盘设于底座和盖体的中间。所述底座表面设有按键系统和显示系统，底座内设有单片机、传感器电路、加热系统、复位电路、继电器电路和报警电路，如图1所示，按键系统、传感器电路、复位电路、显示系统和继电器电路直接与单片机相连，加热系统与继电器电路相连，传感器电路检测到温度后产生温度信号并传输给单片机，经单片机计算得到的温度与给定值比较，并根据比较的结果控制继电器电路的通断。

本实用新型的技术方案采用AT89C51单片机芯片，外围配置按键系统和显示系统，LED驱动芯片74LS244完成数码管的显示任务。该单片机采用双列直插封装（DIP）,有40个引脚，该单片机采用高密度非易失性存储技术制造，与美国Intel公司生产的MCS-51系列单片机的指令和引脚设置兼容。其主要特征有（1）内置8位的CPU,(2)内置4K字节可重复编程Flash，可以重复擦写1000次，（3）万全定态操作，0Hz～24Hz，可输出时钟信号，（4）128B的片内数据存储器，（5）32根可编程I/O线，（6）两个16位定时计数器,(7)中断系统有六个中断源，可编为两个优先级，（8）一个双全工可编程串行通道，（9）具有两个节能模式：闲置模式和掉电模式。其中低功耗模式有时钟停止模式，空闲模式，外部中断模式。值得注意的是P0，P1，P2口作为普通I/O口使用时都是准双向结构，其输入操作和输出操作本质不同，输入操作是读引脚状态，输出是对锁存器的写入操作。当内部总线给锁存器置0或1时，锁存器中的0、1状态立即反映到引脚上。但在输入操作时，如果锁存器的状态为0引脚被钳位0在状态，导致无法读出引脚的高电平输入。因此，准双向口作为输入口时，应先使锁存器置1，然后，再读出引脚。另外，I/O端口的自动识别功能保证了无论是P1口（低8位地址）P2口（高8位地址）的总线复用。还是p3口的功能复用，内部资源自动选择而不需要用指令进行状态选择。AT89C51是一种低功耗，高性能的片内含有4KB快闪可编程/擦除只读存储器的8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存储技术制造，并且与80C51引脚和指令系统完全兼容。主要性能：与MCS-51微控制器产品系列兼容。片内有4KB可在线重复编程的快闪擦写存储器；宽工作电压范围：VCC可为2.7V到6V：全静态工作：可从0Hz至16Hz；程序存储具有3级加密保护；128*8位内部RAM;32条可编程I/O线；两个16位定时器/计数器；中断结构具有5个中断源和2个优先级；可编程双全工串行通道；空闲状态维持低功耗和掉电状态保存存储内容。

如图3所示，所述传感器电路包括第一电源、传感器和第二电阻R2，第一电源分别连接第二电阻R2的一端和传感器的电源端，第二电阻R2的另一端与传感器的输出端连接，并共同连接单片机的输入端，传感器的接地端接地。本实用新型的技术方案采用单总线数字式温度传感器DS18B20，其结构简单，体积小，分辨率高，转换快，被广泛用于控制温度的系统。其性能特点：（1）独特的单线接口方式：DS18B20在I/O处理器连接时，仅需要一个I/O口即可实现微处理器同DS18B20的双向通讯。（2）测温范围：-55℃～+125℃，在-10℃～+85℃时，其精度为0.5℃。（3）分辨率：DS18B20的分辨率由9～12位数据在线编程决定。（4）温度转换时间：DS18B20的转换时间与设定的分辨率有关，例如当设定为9位时，最大转换时间为93.75ms；10位时，为187.5ms；11位时，为375ms；12位时，为750ms。DS18B20采用了TO-92封装其引脚排列如图2所示。DS18B20的供电方式有两种：一种是寄生电源，另一种为外源供电。在使用过程中发现DS18B20在解决各种误差，可靠性和实现系统优化等方面与传统各种温度传感器相比有无可比拟的优越性。其表现在1、DS18B20可将被测温度直接转换成单片机能识别的数字信号输出。温度值不需要以电桥电路先获取电压模拟值，再经信号放大和A/D转换成数字信号，解决了传统温度传感器存在的参数不一致，在转换传感器时会因放大器零漂而必须对电路进行重新调试的问题，使用方便。2、DS18B20能提供9到12位温度读数，精度高。且其信息传输只需一根信号线，与单片机接口十分方便。3、负压特性：当电源极性反接时，DS18B20虽然不能正常工作，但是不会因发热而烧毁。（5）控制方式：DS18B20与单片机的连接有两种方式，一种是VCC接外部电源，GND接地，I/O与单片机的I/O线相连；另一种是用寄生电源供电，此时UDD、GND接地，I/O接单片机I/O。无论是内部寄生电源还是外部供电，I/O口线要接在5kΩ左右的上拉电阻。DS18B20电路图如图3所示。（6）注意事项，DS18B20虽然具有测温系统简单，测温精度高，连接方便，占用接线少的优点，但在实际应用中药注意一下几个方面的问题：一、在对DS18B20进行读写编程时，必须严格的保证读写时序，否则将无法读出测温结果；二、当单总线上挂DS18B20超过20个时，就需要解决微处理器的总线驱动问题；三、在用DS18B20进行长距离测温系统设计时要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配问题；四、DS18B20从测温结束到将温度值转换成数字量需要一定的转换时间。

所述显示系统为LED数码管驱动电路。数码管驱动电路由8个发光二极管组成，分为共阴极和共阳极两种结构。共阳极二极管的8个发光二极管的阳极连接在一起。通常，公共阳极接高电平，其他管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为低电平时，则该端所连接的字段导通并点亮。共阴极数码管的8个发光二极管的阴极连接在一起。通常，公共阴极接低电平（一般接地），其他管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为高电平时，则该端所连接的字段导通并点亮。根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。此时，要求段驱动电路能够提供额定的段导通电流，还需要根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。多位LED显示器同时工作时，显示方式有静态显示和动态显示。本设计采用动态显示方式，动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管，这种逐位点亮显示器的方式称为扫描。通常，各位数码管的段选线相应并联在一起，由一个8位的I/O口控制；各位的位选线（公共阴极或阳极）由另外的I/O口线控制。动态方式显示时，各数码管分时轮流选通，要使其稳定显示，必须采用扫描方式，即在某一时刻只选通一位数码管，并送出相应的段码，在另一时刻选通另一位数码管，并送出相应的段码。依次规律循环，即可使各位数码管显示将要显示的字符。虽然这些字符是在不同的时刻分别显示，但由于人眼存在视觉暂留效应，只要每位显示间隔足够短就可以给人以同时显示的感觉。采用动态显示方式比较节省I/O端口，硬件电路也较静态显示方式简单，但其亮度不如静态显示方式，而且在显示位数较多时，CPU要依次扫描，占用CPU较多时间。使用锁存器接口的LED显示器，需要1片74LS244芯片。74LS244为8同相三态数据缓冲器/驱动器，其内部用肖特基二极管技术实现，具有功耗低，速度快，适合大多数电路设计等特点。使用74LS244时的引脚分为两组，每组4条输入线（A1-A4），1G和2G分别为每组的三态门势能端，一般是将74LS244作为8线输入/输出接口器件，因此，将1G和2G连在一起并接低电平，此时芯片处于门通状态。如果74LS244在系统中并不处于门通状态，而是在需要读或写数据时才打开缓冲门，则需采用地址编码线配合进行读或写操作，在芯片当中2脚为电源，10脚为接地。

如图4报警电路所示，当喇叭里发出滴答一长一短的报警声音，送出的端口是p2.7输出1khz，2khz变频信号报警，每一秒交换一次。

如图5所示，所述继电器电路包括第二电源、继电器SSR、三极管Q1、第一电阻R1和线圈L1，继电器SSR的输入控制端正极连接第二电源，继电器SSR的输入控制端负极连接三极管Q1的集电极，三极管Q1的基极连接第一电阻R1的一端，第一电阻R1的另一端连接单片机的输出端，三极管Q1的发射极接地，所述继电器SSR的输出控制端正极连接线圈L1的一端，线圈L1的另一端与继电器的输出控制端负极分别连接加热系统的输入端。本实用新型温控煮蛋器采用的继电器是一种无触点通断电子开关，为四端有源器件。其中两个端子为输入控制端，另外两端为输出控制端，中间采用光电隔离，作为输入输出之间电气隔离。在继电器的输入端加上直流脉冲或脉冲信号，继电器的输出端就能从关断状态变成导通状态，从而控制较大负载。整个器件无可动部件触点，可实现相当于常用的机械式电磁继电器一样的功能。

继电器是一种无触点通断功率型电子开关，当施加触发信号后其主回路呈导通状态，无信号时呈阻断状态，该继电器利用电子技术实现了控制回路与负载回路之间的电隔离和信号耦合。具有以下优点：工作可靠，寿命长，噪声小；输入端电流小，功耗小，偏于微机控制；输出端电流大，便于实现大功率控制；能与逻辑电路兼容，抗干扰能力强，开关速度快，使用方便。该继电器一般为五部分组成，其中耦合隔离器的作用是在输入输出两端电气完全隔离下传递信号，控制触发器是为后级开关电路导通提供触发，吸收保护电路的功能是为了防止电源的尖峰和浪涌对开关电路造成的损坏而采用的压敏电阻，零压检测器用于控制开关开通时刻消除射频干扰，开关电路用来接通或关断直流和交流负载的大功率器件。所述温控煮蛋器还包括电磁阀，所述电磁阀是常用的二位式电动执行器，依靠电磁力工作，电磁阀使用时除了应考虑介质的温度，粘度，腐蚀度，压力，压差等因素外，还应该注意每分钟允许通断的工作次数，以防止线圈烧坏；介质进入导阀前。介质进入导阀前，一般应先经过过滤器，以防止杂质堵塞阀门；液体压力应大于电磁阀铭牌上标注的压力。

总框图如图6所示，整个温度控制系统软件包括主程序、DS18B20温度传感器程序（复位子程序、写程序、读程序）、显示子程序、看门狗程序和中断服务程序。主程序的任务是对单片机以及各种器件的初始化，根据上位机发来的命令转各自的功能操作，完成温度的采样，实时温度的显示和发送。在读取温度时，由于我们采用的是DS18B20作为温度传感器，要遵循严格的时序，所以在读取时必须关闭所有中断，以防止在温度读取过程中打乱时序，读出错误数据。中断服务程序分为三种，外部中断，定时中断和串行口中断。本系统采用按键外部中断。按键处理程序用于在系统运行过程中，检测是否有键按下。显示子程序由两部分组成，分为显示预处理和显示更新。定时中断服务子程序包括产品清零、润油、延时处理等功能。控制子程序首先对特定的单元进行清零，对AT89C51进行初始化，然后进入温度测量环节，进行连续测量，得出平均温度，和设定的程序进行比较，判断正负，来控制继电器和电磁阀的工作状态。

本实用新型将温度传感器DS18B20与单片机AT89C51一起构成了温控系统，整体设计简单，测量准确，恒温能力强，具有很高的实用价值，不仅能够煮鸡蛋也可以煮其他对温度有特殊要求的食物，实现了多利用，满足了人们在日常生活中对于煮东西的更高要求，一物多用，成本低廉，能够降低产品价格，符合市场要求。需要说明的是，本实用新型中尽管存在程序，但温度传感器、单片机和继电器等是现有技术中十分成熟的硬件模块，无需对其程序进行改进即可实现，不涉及对于方法的改进，故仍属于实用新型的保护客体。

以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。

Claims

1.一种温控煮蛋器，包括底座、托盘和盖体，所述托盘设于底座和盖体的中间，其特征在于：底座表面设有按键系统和显示系统，底座内设有单片机、传感器电路、加热系统、复位电路、继电器电路和报警电路，按键系统、传感器电路、复位电路、显示系统和继电器电路直接与单片机相连，加热系统与继电器电路相连，传感器电路检测到温度后产生温度信号并传输给单片机，单片机将得到的温度信号与给定值进行比较，并根据比较的结果控制继电器电路的通断。

2.根据权利要求1所述的一种温控煮蛋器，其特征在于：所述传感器电路包括第一电源、传感器和第一电阻，第一电源分别连接第一电阻的一端和传感器的电源端，第一电阻的另一端与传感器的输出端连接，并共同连接单片机的输入端，传感器的接地端接地。

3.根据权利要求1所述的一种温控煮蛋器，其特征在于：所述继电器电路包括第二电源、继电器、三极管、第二电阻和线圈，继电器的输入控制端正极连接第二电源，继电器的输入控制端负极连接三极管的集电极，三极管的基极连接第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接单片机的输出端，三极管的发射极接地，所述继电器的输出控制端正极连接线圈的一端，线圈的另一端与继电器输出控制端负极分别连接加热系统的输入端。