Plan de desarrollo de olla arrocera inteligente

2020-08-28 15:10:01 hongling

En la actualidad, la mayoría de las ollas arroceras del mercado se calientan mediante energía mecánica o fija, que tiene una tasa de utilización de energía baja y una función única, lo que dificulta satisfacer las crecientes necesidades diarias de las personas. Por lo tanto, es muy necesario desarrollar una olla arrocera con microcomputadora completamente funcional, segura y confiable. Desde el principio mecánico hasta la olla arrocera inteligente actual, la olla arrocera ha sido diseñada para ser totalmente automatizada y controlada. Adopta el módulo GPRS, teléfonos móviles comunes y otros equipos simples y económicos para desarrollar un control remoto confiable de olla arrocera. El sistema permite que la olla arrocera cocine para las personas de manera oportuna, adecuada y precisa.


1 La estructura de hardware y el principio del sistema


El diagrama de bloques general del sistema se muestra en la Figura 1. El diseño adopta una idea de diseño modular, que favorece el ensamblaje y la depuración del sistema y acorta el ciclo de desarrollo.

  

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Debido a que la cantidad de datos transmitidos por la olla arrocera eléctrica es pequeña y los requisitos de puntualidad no son muy altos, el sistema adopta principalmente el servicio de mensajes cortos proporcionado por la red GSM.


Su principio es el siguiente: el teléfono móvil envía el mensaje de control al módulo GSM a través de la red GPRS, la microcomputadora de un solo chip obtiene la palabra de comando de control leyendo el módulo GSM y la analiza para obtener la información clara del comando, controla la acción del relé, completa el control de la olla arrocera y envía un mensaje corto El formulario retroalimenta el estado de ejecución del comando al teléfono móvil del usuario a través del módulo GSM.


2 La implementación de hardware del sistema


Este sistema está compuesto principalmente por una olla arrocera automática y un sistema de circuito de control inteligente. La olla arrocera automática se modifica agregando dispositivos mecánicos sobre la base de la olla arrocera tradicional.El sistema de circuito de control inteligente se compone de cuatro partes principales: módulo de potencia, módulo GSM, módulo de chip único, módulo de detección y control de estado.


2.1 Diseño de olla arrocera completamente automática


La olla arrocera eléctrica tradicional, ya sea del tipo de conservación automática del calor, del tipo de conservación del calor programada o de un nuevo tipo de control por microcomputadora, se ha desarrollado en tiempo real, pero todavía existen defectos y deficiencias obvias. Por ejemplo, el tiempo de demasiado tiempo afectará el sabor del arroz. Etc., resolver eficazmente los diversos defectos existentes en la olla arrocera actual es la dirección de la innovación y el desarrollo. Entre ellos, la automatización completa y el control inteligente remoto de la olla arrocera eléctrica es una dirección para el desarrollo de la tecnología de olla arrocera eléctrica en el futuro. Para realizar el control completamente automático de la olla arrocera eléctrica, la olla arrocera completamente automática es el requisito previo. Sobre la base de la olla arrocera, la olla arrocera completamente automática diseñada mediante la adición de dispositivos mecánicos apropiados se muestra en la Figura 2.


El diseño incluye almacenamiento de arroz, recolección de arroz, lavado de arroz, colocación de arroz y dispositivos para agregar agua. El embudo superior es un dispositivo de almacenamiento de arroz con un diámetro de 25 cm y una altura de 12 cm. Puede almacenar aproximadamente 5 kg de arroz a la vez. El dispositivo de recolección de arroz se realiza mediante el electroimán en la parte inferior del embudo de almacenamiento de arroz. El electroimán utiliza el electroimán de CC HCNE1-1039. Debido al diseño inclinado de la ranura, la resistencia a la fricción de los granos de arroz se reduce. El dispositivo de lavado de arroz consta de un motor de lavado de arroz y un embudo de lavado de arroz El motor de lavado de arroz utiliza TN40.180 / HC685G100618.


El dispositivo de liberación de arroz está compuesto por un electroimán y una palanca de cambios. El electroimán también utiliza HCNE1-1039. La palanca de cambios está controlada por un motor reversible y se puede subir y bajar. El interruptor de límite se utiliza para realizar la apertura y cierre de la tapa de la olla arrocera. El dispositivo de llenado de agua está compuesto por una válvula solenoide y una tubería de entrada de agua. La válvula solenoide es 2W160-15. Las acciones mecánicas totales incluyen almacenamiento de arroz, recolección de arroz, lavado de arroz, llenado de arroz y llenado de agua, etc. Después de que la microcomputadora de un solo chip recibe el comando de control, emite voltajes altos y bajos a través de E / S Relé de control de nivel para lograr.


2.2 Diseño del sistema de circuito de control inteligente


2.2.1 Diseño del módulo de potencia


GTM900C generalmente tiene un alto consumo de corriente durante el encendido, inicio de sesión en la red GPRS, transmisión de datos, etc. [3], hasta 2A, por lo que el chip de potencia debe cumplir con el suministro de corriente máximo de al menos 2A. El circuito de suministro de energía está compuesto principalmente por MIC29302-BT. Su chip genera voltaje de 3.8V para suministrar energía al microcontrolador y al módulo GTM900C. Como se muestra en la Figura 3, este circuito básicamente puede cumplir con las condiciones. El otro pin 1 es el terminal de habilitación, que se puede conectar al puerto MCU para que el chip no funcione cuando la red no está conectada, reduciendo el consumo de energía.

  

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2.2.2 Diseño de módulo de un solo chip


El sistema MCU utiliza el microordenador de un solo chip de la serie MSP430 MSP430F149 producido por Texas Instruments. Es un microordenador de un solo chip de 16 bits de alto rendimiento y bajo voltaje (1.8 ~ 3.6V) con muchas fuentes de interrupción, que se pueden anidar arbitrariamente y es muy flexible en su uso. Este microcontrolador también tiene modos inactivo y de apagado de bajo consumo, admite configuraciones de software para dormir y despertar y puede satisfacer las necesidades de este sistema.


2.3 Diseño del módulo GSM


Para considerar el costo de producción y la compatibilidad, el sistema utiliza el chip GTM900C de Huawei. Dado que el nivel lógico del puerto de E / S del microcontrolador es de 3,6 V, que no es muy diferente del nivel lógico del puerto de E / S de GTM900C 2,85 V, entonces El acoplamiento de hardware se puede realizar sin conversión de nivel. La conexión entre el módulo GSM y el microordenador de un solo chip es relativamente simple.Conecte los dos puertos serie y configure los parámetros del puerto serie en el lado del chip único para enviar los comandos AT correspondientes para operar el módulo. La situación de conexión del módulo GSM y la computadora de un chip se muestra como en la Fig.4. La velocidad de comunicación es de 9600 Kb / s, utilizando comunicación asíncrona de 8 bits.

  

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Una vez que se enciende el sistema, la microcomputadora de un solo chip inicia el GTM900C, consulta el estado de la tarjeta SIM y luego controla el GTM900C para completar la inicialización del módulo y entrar en el estado de suspensión.


Cuando llega un nuevo mensaje corto, el módulo GTM900C envía una instrucción al microcontrolador para que se despierte, el microcontrolador lee el contenido del mensaje y lo decodifica, el puerto de E / S emite niveles altos y bajos, controla la acción del relé, completa el control de la olla arrocera y lo usa después del procesamiento Instrucciones para eliminar el SMS de la tarjeta SIM y luego repetir el proceso anterior.


2.4 Diseño del módulo de control y detección de estado


Este módulo incluye principalmente un circuito de detección de estado y un circuito de control inteligente. El circuito de detección de estado recopila principalmente la información de falla y la información de estado de finalización de la olla arrocera, incluyendo "inicio de cocción", "final de cocción", "falla", etc. Los datos recopilados por el módulo se transmiten al microordenador de chip único a través de un bus SPI unificado, que es codificado por el chip único de acuerdo con los datos de cada estado y se envía al teléfono móvil a través de la red GPRS. El módulo de control inteligente incluye dos partes: control mecánico y control de cocción. El control mecánico se realiza principalmente mediante la salida de relés de control de nivel alto y bajo a través del puerto de E / S del microordenador de un solo chip. El sistema utiliza el relé HF32FA / 005-HS. La interfaz entre el microordenador de un solo chip y el relé de estado sólido se muestra en la Figura 5. El circuito de activación de la figura tiene como objetivo mejorar el funcionamiento del microordenador de un solo chip. Habilidad y capacidad antiinterferente.

  

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El control de cocción es principalmente para realizar la elección de los métodos de cocción de la olla arrocera, que incluyen "cocción fina", "cocción rápida", "papilla", "cocción al vapor", "papilla" y otros métodos. Este sistema utiliza el sistema eléctrico inteligente "Midea FD302" El circuito de control y el circuito de calefacción de la olla arrocera se basan en la adición de un relé para realizar la selección de métodos de cocción. El microordenador de un solo chip controla el relé correspondiente para ser encendido por el puerto de E / S correspondiente de salida de nivel alto y bajo. Después de un corto tiempo, el relé se apaga para realizar el arroz Función de botón completamente automática para la selección del modo de cocción con olla.


3 Diseño de software del sistema


La principal tarea del diseño de software es la escritura de programas de aplicación. El programa de aplicación de este sistema se centra en el programa del microordenador de un solo chip. Las principales funciones realizadas incluyen los siguientes aspectos:


(1) Inicialización del módulo GSM;


(2) Control inteligente;


(3) Comunicación de datos.


El módulo GSM es uno de los componentes más críticos del sistema, por lo que su operación de inicialización debe ser muy cuidadosa [6]. El microcontrolador escribe los comandos de configuración AT correspondientes al módulo GTM900C a través del puerto serial para inicializar y hacer que el módulo se adhiera exitosamente a la red GPRS En Internet, obtenga la dirección IP dinámica asignada por el operador de red y establezca una conexión con el terminal de destino. La inicialización de GTM900C incluye principalmente los siguientes comandos:


(1) ATE, apaga el eco;


(2) AT + CPIN, verifique si la SIM es normal;


(3) Indicación de registro del módulo de configuración AT + CGREG;


(4) AT + CREG prueba la situación de la red, etc. Además, el programa también incluye inicialización de la CPU, detección de SMS entrantes, detección de falla de energía externa, etc. El sistema de software agrega un programa de vigilancia [7] al inicializar la CPU, que puede reiniciarse automáticamente cuando el sistema tiene problemas. La figura 6 es un diagrama de flujo del programa principal.

  

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4 Prueba del sistema


Una vez completado el diseño de hardware y software del sistema de control inteligente remoto para la olla arrocera automática, es necesario probar el sistema para verificar la efectividad del esquema de diseño. Después de que se enciende el sistema, la luz indicadora de red GPRS se apaga repentinamente y el módulo se apaga automáticamente. Después de que el capacitor se conecta al terminal de salida de voltaje de la fuente de alimentación para eliminar la ondulación, el módulo funciona normalmente. Utilice el software SocketTool para depurar el módulo inalámbrico, GPRS se puede conectar sin problemas y devolver los datos correctos. Utilice el teléfono móvil Coolpad 8050 para editar y enviar el mensaje "300g, cocinar rápido" para configurar la cantidad de arroz y el método de cocción. Después de recibir la instrucción, la microcomputadora de un solo chip completa todos los procesos de buscar arroz, lavar el arroz, agregar arroz, agregar agua y cocinar arroz, y retroalimenta el estado de cocción al teléfono móvil. Después de 4 pruebas, el teléfono móvil recibió información de retroalimentación en 7, 9, 11 y 10 segundos después de que se completó la cocción, lo que básicamente cumplió con los requisitos. El sistema mide la cantidad de arroz y agua según el método de cocción seleccionado y a través de la microcomputadora de un solo chip para controlar el electroimán y la sincronización de la válvula solenoide. Durante la prueba, la cantidad de arroz se establece en 300 ~ 500 g, el intervalo es 50 g, el modo de "cocción rápida", la cantidad de agua Se establece en 1,8 veces la cantidad de arroz, es decir, cuando la cantidad de arroz es 300 g, la cantidad de agua es 540 ml, y así sucesivamente, la cantidad de arroz y la cantidad de agua se analizan 3 veces, y los valores de prueba y los ajustes se muestran en la Tabla 1.

  

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Se puede ver en la Tabla 1 que el valor establecido del volumen del medidor y el volumen de agua están relativamente cerca del valor de prueba, lo que indica que la medición por control de tiempo es básicamente precisa. A través de muchos experimentos en el sistema de control remoto de la olla arrocera, el sistema puede completar todas las acciones según sea necesario, y la medición de arroz y agua es relativamente precisa, lo que demuestra que el sistema tiene una buena comunicación remota, un funcionamiento estable de la olla arrocera y una medición precisa.


A juzgar por los resultados experimentales, el esquema del sistema de control remoto de olla arrocera eléctrica totalmente automático diseñado en este documento es factible. La medición de arroz y agua utiliza un control de tiempo de un solo chip en lugar de dispositivos de control de flujo complejos, lo que simplifica la operación, mejora la estabilidad del sistema y también reduce el costo del sistema.


  5. Conclusión


Este artículo presenta un esquema de diseño para un sistema que usa teléfonos móviles comunes para controlar remota y automáticamente la olla arrocera. El sistema usa GTM900C para enviar y recibir mensajes cortos, y usa el MSP430F149 de un solo chip para controlar la olla arrocera sin otro equipo. El usuario puede enviar fácilmente mensajes de texto de comandos en chino para controlar de forma remota la olla arrocera utilizando un teléfono móvil ordinario, y puede recibir información de retroalimentación oportuna de la olla arrocera sobre la ejecución del comando del usuario en forma de mensajes de texto. El sistema se ha aplicado en el proyecto "Investigación y desarrollo de tecnología de ahorro de energía y control remoto para ollas arroceras". Si el chip de RF se utiliza para la expansión, todos los electrodomésticos pueden conectarse a Internet y los electrodomésticos pueden ser inteligentes.La aplicación es muy amplia.