基于單片機的智能廚房控制系統設計

劉軍

摘 要：信息化技術的不斷發展，為人們生活環境質量的改善帶來了重要的保障作用，最大限度地滿足了人們的實際需求。在此形勢影響下，智能廚房控制系統逐漸成為了許多研究者重點關注的課題。這種控制系統在實際的應用中可以對不同的廚房電器進行有效地控制，操作流程相對簡單。該文將對基于單片機的智能廚房控制系統設計進行深入地分析，以便為相關的研究工作開展提供一定的參考信息。

關鍵詞：單片機 智能廚房控制系統 課題 設計 參考信息

中圖分類號：TP368 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）03（a）-0045-02

為了降低現代化建筑中廚房的使用成本，優化資源配置效率，需要采取有效的技術手段構建出符合實際需要的智能廚房控制系統。這種控制系統的有效設計，依賴于性能可靠的單片機。運用單片機原理構建出的智能廚房控制系統，具有各種各樣的功能，系統的不同接口可擴展性良好，可以滿足人們的多樣化需求。

1 智能廚房的發展現狀

隨著人們生活水平的不斷提高，智能建筑的應用范圍正在不斷地擴大。在此形勢影響下，性能可靠的智能廚房受到了市場的追捧，客觀地體現了這種廚房良好的市場前景。在房地產行業快速發展的情況下，各種廚電的銷售量正在逐漸地增加。但是，與之相隨的是行業競爭的激勵性，對于國內外廚電企業的生產能力提出了更高的要求。為了擴大自身的規模，提高市場占有率，很多的廚電企業轉變了傳統單一廚電產品銷售的經營思路，對智能廚房的重視程度正在不斷地加大。這種經營理念與國際廚電行業的發展思路是高度吻合的，智能廚房未來的發展方向將會更加明確。而現階段很多廚電行業主要集中在智能電器的研發方面，對于智能廚房控制系統的設計研發考慮較少，影響著未來相關產品的銷售。

2 智能廚房控制系統的總體設計

2.1 系統的總體設計要求

智能廚房控制系統構建中需要運用多種信息化技術，最大限度地增強系統的安全可靠性。這種控制系統的總體設計要求包括：（1）充分地發揮上位機的優勢，加強對廚房內所有電器的監控及使用。在上位機的作用下，操作人員可以及時地獲取廚房內各種電器的工作狀態信息。系統在實際的過程中既要保證成本的合理性，也要滿足通用性的具體要求。同時，其中的不同子系統控制下的電器都應該在上位機上進行有效地控制，并將狀態信息顯示在對應的設備上；（2）在不受中心控制子系統的管理下，所有廚房用電器應該處于相互獨立的運行狀態；（3）系統中所包含的中心控制子系統應該具有集中控制的功能，確保系統運行的安全可靠性；（4）構建出可靠的網絡通信子系統，滿足雙向通信的具體要求，提高不同電器的信息傳遞效率；（5）每個電器都應該建立對應的接口控制子系統，確保所有的電器能夠處于穩定、高效的工作狀態。同時，每一個電器接口的功能包括：與中心控制子系統之間保持雙向通信功能；可以實時地對被控電器的開關發出遠程控制命令的功能；具有溫控的功能；能夠對被控的電器進行實時的信息傳輸與采集。

2.2 系統方案協議選擇

智能廚房控制系統在具體的設計過程中主要利用到的協議有：X-10電力載波；CEBus及電器廠家自定義結構。這3種協議的有效使用，保證了智能廚房控制系統長期處于穩定、高效的工作狀態。

X-10電力載波主要是通過性能可靠的電線來控制各種加墊產品，最大限度地減少新線路的架設。X-10電力載波的實質是將頻率為60 Hz的電力線作為載波，利用數字家電的控制技術完善系統的服務功能。相對而言，X-10逐漸成為了一種可靠的智能家居電力載波協議，可以使很多的電子元件具有兼容性，彼此間可以保持正常的通信，減少新線路的布設。X-10系統作用的廚房用品設置方式豐富、配置效率高、價格比較實惠。

CEBus是針對X-10使用中可能存在的缺陷而制定的一種家庭廚房自動化控制標準，是由美國電子工業同業公會制定的。CEBus也稱為EIA—600協議，主要是為了使廚房中的各種電子產品具有通信的功能。它的開放性良好，實際應用中開發出的廚房電氣成本價格低，構建出的通信系統與生產廠商無關，可以滿足智能廚房控制系統的各種要求。

電器廠家自定義結構主要是針對用戶的實際需求，從而以智能家庭網絡總線標準或者智能家電網絡應用于系統。一些電氣廠家的自定義結構成本價格高、缺少自主知識產權，導致它們在智能廚房控制系統應用中存在著一定的局限性。在未來的發展領域中，采用自定義協議、集中布線的控制方式，促使系統的響應速度加快、控制穩定性增強等，將會成為智能廚房控制系統主要的發展方向。

2.3 單片機內部結構及晶振模塊的相關內容

采用市面上應用較為廣泛的8位單片機AT89S51，可以為智能廚房控制系統的設計方案的實現提供可靠地保障。AT89S51的可編程芯片主要位于單片機內部，相關的存儲器具有安全系數高、非易失性的特點。同時，這種單片機的成本價格低，功能強大，可以作為系統的主控芯片。AT89S51的單片機的晶振也稱為晶體振蕩器，主要的作用是在系統運行中產生符合實際需要的原始時鐘頻率。這種頻率經過頻率發生器的作用后可以形成各種總線頻率。晶振模塊實際作用的發揮，可以對系統正常工作中的振蕩信號頻率及相關的電容容量產生積極的影響，保證了電路所需的晶振頻率處于合適的范圍內。

2.4 智能廚房系統組成模塊及相關模塊

結合智能廚房控制系統的實際作用，可以將這種控制系統主要設計為兩個部分：上位機監控模塊與下位機控制模塊。采用PC機作為上位機監控模塊，在保證系統運行高效性的同時也有效地降低了系統成本。同時，作為整個智能廚房控制系統中核心部分，PC機上位機監控模塊可以對所有的電器發出一定的控制指令，并根據不同電器的實際工作狀態進行自定控制，促使所有的電器能夠處于安全、可靠的工作狀態。下位機控制模塊的實際作用與上位機監控模塊有關：它可以負責接收PC機監控模塊發出的指令，并根據不同指令的具體內容對廚房電器進行實時地控制，具有定時查詢電器工作狀態的功能。相對而言，下位機控制模塊實際工作中需要監聽系統運行中總線上的控制指令，根據指令的要求進行針對性的操作。同時，作為性能可靠的主設備，下位機控制模塊可以對智能廚房中的所有電器進行必要地控制，并查詢這些電器的工作狀態。

3 基于單片機的智能廚房控制系統設計的實現

將可靠的單片機作為智能廚房控制系統的重要芯片，可以對系統的運行能力進行綜合地評估。當系統中的信息進行實時地傳輸時，單片機端將會根據信息內容進行響應。由于傳輸線路中可能會存在著干擾信號，使得單片機端的最大速率有著一定的限制。當系統工作中的負載較少、各種信號的傳輸距離較短時，線路噪聲及干擾相對較少，系統的工作效率高，單片機能夠發揮必要的支持作用。該系統中主要采用的是8位單片機AT89S51，可以最大限度地滿足系統工作的實際需要，將系統運行中影響信號傳輸速率的線路噪聲和干擾控制在合理的范圍內，最大限度地保證了智能廚房控制系統的穩定、高效性。

4 結語

在未來的發展領域中，智能化廚房控制系統的應用范圍將會越來越大，將會給人們的日常生活帶來更多的便利。智能廚房控制系統設計時需要明確系統設計的總體方案，并對不同功能模塊的實際作用進行充分地說明，利用可靠的設計方法優化系統的設計方案，增強智能廚房控制系統的實際應用效果。

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