電子語音在智能電飯煲中的應用及設計

摘要：本文主要介紹一種語音電飯煲控制器的設計，它利用專業語音芯片，并通過燒錄語音內容于語音芯片內，利用單片機與語音芯片的通訊控制，在智能電飯煲在增加電子語音系統，增強智能電飯煲人機交流效果，使智能電飯煲更時尚與高檔。

關鍵字：電飯煲 語音芯片 語音系統 單片機

引言：

隨著現代科學技術的發展，在電飯煲行業內，會說話的電飯煲已不是什么新鮮事了，本文介紹一種簡單與易用的會說話的智能電飯煲。電飯煲是現代家庭生活中使用最頻繁且不可缺少的煮飯工具，傳統機械電飯煲或普通智能電飯煲只有枯燥的蜂鳴器提示，現通過增加語音芯片控制后，電飯煲增添了許多人機交流效果，煮飯過程輕松提示烹飪過程，令煮飯過程更加的智能與時尚。

1、語音芯片簡介：

智能電飯煲中電子系統采用可編程的一次性燒錄(OTP)語音芯片。芯片特點：具有內置16bits DAC數字/仿真轉換器、PSG語音合成器和音質優化算法器，能表現出比較高質量的音頻；具有多種工作模式：按鍵控制模式、按鍵組合控制模式、并口控制模式、串口控制模式等；內置0.5W喇叭直推線路(Direct-Drive)，不需要外加器件，音質與音量比傳統\"Cout+三極管\"更佳，且耗電量更少；并具有強大的可編程能力，可以根據需要定制各種繁雜的功能。

2、應用電路及簡析

語音芯片的各種控制模式、觸發模式都可以使用電腦上位機軟件設置和相關下載器簡單完成。

應用電路如下圖。

語音芯片 I/O 口 P01 被定義為 CS腳 ，P02 為CLK腳 ，P03 為 DATA腳。所發送的數據高電平時為 1，低電平為 0。由 MCU 發送 DATA、CS、CLK信號對語音芯片進行控制，接發數據的時間可以做得比一線串口更快。此方案使用三線串口模式，此模式能直接點播任意地址的語音，以及調節音量、設置語音循環播放等

三線串口控制模式電路圖

3、語音芯片控制時序

如圖示：芯片采用三線串口控制模式，由片選 CS、時鐘 CLK 和數據 DATA 進行控制操作，時序仿照標準 SPI 通信方式，復位信號在發碼前先拉低 5ms，8ms 后片選信號 CS 拉低 5ms 以喚醒 語音芯片，接收數據低位在先，在時鐘的上升沿接收數據。時鐘周期介于200us～2ms 之間。數據成功接收后，語音播放忙信號 BUSY 輸出，在 20ms 之后做出響應。發數據時先發低位，再發高位。D0～D7 表示一個地址或者命令數據，數據中的 00H～CFH 為地址指令，詳細時序圖如下。

4、三線串口控制流程圖：

5、語音電飯煲組成部分

語音電飯煲是以盛米的內鍋為中心，用三個加熱器(包括底部發熱盤、側部發熱絲、頂部發熱絲)將內鍋包圍起來，檢測溫度的傳感器(包括底部傳感器和頂部傳感器)一上一下配置。

控制電路包括：變壓器整流濾波電路、穩壓電路、(電池電源電路)、電壓采樣電路、溫度采樣電路、過零檢測電路、陶振電路、晶振電路、按鍵檢測電路、LED顯示電路、LCD顯示電路、背光源顯示電路、繼電器驅動電路、語音模塊驅動電路、喇叭驅動電路等。

6、智能電飯煲煮飯過程

智能電飯煲通過底部和頂部的溫度傳感器檢測煮飯過程的各種變化，自動控制溫度的細微變化，替代人工調節火力完成炊煮。

智能電飯煲煮飯功能的具體過程可分為四個階段：吸水、加熱、沸騰、燜飯。

吸水在這個階段讓米充分地吸收水分。米一般含有14%左右的水分，開始加熱前，米的含水率應達到25%左右，才能使米皮到米心都能均勻受熱，煮出的飯才松軟可口。水的溫度愈高，吸水愈快。稍加點熱，可促進米吸水過程。但是，若水溫超過60℃，米中所含的β淀粉開始轉化成α淀粉，成為糊狀(淀粉的α轉化)，因此，整個吸水過程中，水溫應在60℃以下。

加熱把已吸足水分的大米采用全功率進行加熱，使水溫快速地升到沸點，水溫升高，同時米也吸水，開始淀粉的α轉化。水的溫度繼續升高，水便開始對流，整個鍋內實現均勻加熱。升溫時間約12分鐘可獲得最佳的煮飯效果。

沸騰維持沸騰狀態，可促進淀粉的α轉換。包括燜飯時間在內，維持飯在98℃以上的溫度不少于20分鐘，便能煮出噴香的米飯。在沸騰過程的最后階段，讓內鍋的溫度升高，溢出誘人的香味。

燜飯此過程使小功率加熱，利用電飯煲整個閉環系統中的余熱或采用通、斷電調節功率方法加熱，使米飯上的多余水分完全蒸發掉，避免開蓋有大量水分流入煲內影響米飯效果。

保溫階段 在上述的燜飯時間結束后，自動進入保溫階段，一般保溫75度左右，如果保溫溫度過高，則會將米飯的水分蒸發掉，造成保溫后米飯失水過硬；如果保溫溫度過低，則米飯易滋生細菌，造成米飯變餿。保溫時間不宜太長，最好在24小時之內食用。

圖二 電子電飯煲煮飯的四個階段及內鍋底的溫度

7、電子語音電飯煲市場前景

電子語音系統已成為家電行業的發展方向，在智能電飯煲中添加語音系統，使電飯煲更具時尚與實用，它為追求時尚生活的人們展示無窮魅力，有著廣闊的發展空間和應用前景。

參考文獻

1．WTV系列語音芯片資料PDF文檔

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