基于单片机的智能厨房控制系统设计

刘军

摘 要：信息化技术的不断发展，为人们生活环境质量的改善带来了重要的保障作用，最大限度地满足了人们的实际需求。在此形势影响下，智能厨房控制系统逐渐成为了许多研究者重点关注的课题。这种控制系统在实际的应用中可以对不同的厨房电器进行有效地控制，操作流程相对简单。该文将对基于单片机的智能厨房控制系统设计进行深入地分析，以便为相关的研究工作开展提供一定的参考信息。

关键词：单片机 智能厨房控制系统 课题 设计 参考信息

中图分类号：TP368 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）03（a）-0045-02

为了降低现代化建筑中厨房的使用成本，优化资源配置效率，需要采取有效的技术手段构建出符合实际需要的智能厨房控制系统。这种控制系统的有效设计，依赖于性能可靠的单片机。运用单片机原理构建出的智能厨房控制系统，具有各种各样的功能，系统的不同接口可扩展性良好，可以满足人们的多样化需求。

1 智能厨房的发展现状

随着人们生活水平的不断提高，智能建筑的应用范围正在不断地扩大。在此形势影响下，性能可靠的智能厨房受到了市场的追捧，客观地体现了这种厨房良好的市场前景。在房地产行业快速发展的情况下，各种厨电的销售量正在逐渐地增加。但是，与之相随的是行业竞争的激励性，对于国内外厨电企业的生产能力提出了更高的要求。为了扩大自身的规模，提高市场占有率，很多的厨电企业转变了传统单一厨电产品销售的经营思路，对智能厨房的重视程度正在不断地加大。这种经营理念与国际厨电行业的发展思路是高度吻合的，智能厨房未来的发展方向将会更加明确。而现阶段很多厨电行业主要集中在智能电器的研发方面，对于智能厨房控制系统的设计研发考虑较少，影响着未来相关产品的销售。

2 智能厨房控制系统的总体设计

2.1 系统的总体设计要求

智能厨房控制系统构建中需要运用多种信息化技术，最大限度地增强系统的安全可靠性。这种控制系统的总体设计要求包括：（1）充分地发挥上位机的优势，加强对厨房内所有电器的监控及使用。在上位机的作用下，操作人员可以及时地获取厨房内各种电器的工作状态信息。系统在实际的过程中既要保证成本的合理性，也要满足通用性的具体要求。同时，其中的不同子系统控制下的电器都应该在上位机上进行有效地控制，并将状态信息显示在对应的设备上；（2）在不受中心控制子系统的管理下，所有厨房用电器应该处于相互独立的运行状态；（3）系统中所包含的中心控制子系统应该具有集中控制的功能，确保系统运行的安全可靠性；（4）构建出可靠的网络通信子系统，满足双向通信的具体要求，提高不同电器的信息传递效率；（5）每个电器都应该建立对应的接口控制子系统，确保所有的电器能够处于稳定、高效的工作状态。同时，每一个电器接口的功能包括：与中心控制子系统之间保持双向通信功能；可以实时地对被控电器的开关发出远程控制命令的功能；具有温控的功能；能够对被控的电器进行实时的信息传输与采集。

2.2 系统方案协议选择

智能厨房控制系统在具体的设计过程中主要利用到的协议有：X-10电力载波；CEBus及电器厂家自定义结构。这3种协议的有效使用，保证了智能厨房控制系统长期处于稳定、高效的工作状态。

X-10电力载波主要是通过性能可靠的电线来控制各种加垫产品，最大限度地减少新线路的架设。X-10电力载波的实质是将频率为60 Hz的电力线作为载波，利用数字家电的控制技术完善系统的服务功能。相对而言，X-10逐渐成为了一种可靠的智能家居电力载波协议，可以使很多的电子元件具有兼容性，彼此间可以保持正常的通信，减少新线路的布设。X-10系统作用的厨房用品设置方式丰富、配置效率高、价格比较实惠。

CEBus是针对X-10使用中可能存在的缺陷而制定的一种家庭厨房自动化控制标准，是由美国电子工业同业公会制定的。CEBus也称为EIA—600协议，主要是为了使厨房中的各种电子产品具有通信的功能。它的开放性良好，实际应用中开发出的厨房电气成本价格低，构建出的通信系统与生产厂商无关，可以满足智能厨房控制系统的各种要求。

电器厂家自定义结构主要是针对用户的实际需求，从而以智能家庭网络总线标准或者智能家电网络应用于系统。一些电气厂家的自定义结构成本价格高、缺少自主知识产权，导致它们在智能厨房控制系统应用中存在着一定的局限性。在未来的发展领域中，采用自定义协议、集中布线的控制方式，促使系统的响应速度加快、控制稳定性增强等，将会成为智能厨房控制系统主要的发展方向。

2.3 单片机内部结构及晶振模块的相关内容

采用市面上应用较为广泛的8位单片机AT89S51，可以为智能厨房控制系统的设计方案的实现提供可靠地保障。AT89S51的可编程芯片主要位于单片机内部，相关的存储器具有安全系数高、非易失性的特点。同时，这种单片机的成本价格低，功能强大，可以作为系统的主控芯片。AT89S51的单片机的晶振也称为晶体振荡器，主要的作用是在系统运行中产生符合实际需要的原始时钟频率。这种频率经过频率发生器的作用后可以形成各种总线频率。晶振模块实际作用的发挥，可以对系统正常工作中的振荡信号频率及相关的电容容量产生积极的影响，保证了电路所需的晶振频率处于合适的范围内。

2.4 智能厨房系统组成模块及相关模块

结合智能厨房控制系统的实际作用，可以将这种控制系统主要设计为两个部分：上位机监控模块与下位机控制模块。采用PC机作为上位机监控模块，在保证系统运行高效性的同时也有效地降低了系统成本。同时，作为整个智能厨房控制系统中核心部分，PC机上位机监控模块可以对所有的电器发出一定的控制指令，并根据不同电器的实际工作状态进行自定控制，促使所有的电器能够处于安全、可靠的工作状态。下位机控制模块的实际作用与上位机监控模块有关：它可以负责接收PC机监控模块发出的指令，并根据不同指令的具体内容对厨房电器进行实时地控制，具有定时查询电器工作状态的功能。相对而言，下位机控制模块实际工作中需要监听系统运行中总线上的控制指令，根据指令的要求进行针对性的操作。同时，作为性能可靠的主设备，下位机控制模块可以对智能厨房中的所有电器进行必要地控制，并查询这些电器的工作状态。

3 基于单片机的智能厨房控制系统设计的实现

将可靠的单片机作为智能厨房控制系统的重要芯片，可以对系统的运行能力进行综合地评估。当系统中的信息进行实时地传输时，单片机端将会根据信息内容进行响应。由于传输线路中可能会存在着干扰信号，使得单片机端的最大速率有着一定的限制。当系统工作中的负载较少、各种信号的传输距离较短时，线路噪声及干扰相对较少，系统的工作效率高，单片机能够发挥必要的支持作用。该系统中主要采用的是8位单片机AT89S51，可以最大限度地满足系统工作的实际需要，将系统运行中影响信号传输速率的线路噪声和干扰控制在合理的范围内，最大限度地保证了智能厨房控制系统的稳定、高效性。

4 结语

在未来的发展领域中，智能化厨房控制系统的应用范围将会越来越大，将会给人们的日常生活带来更多的便利。智能厨房控制系统设计时需要明确系统设计的总体方案，并对不同功能模块的实际作用进行充分地说明，利用可靠的设计方法优化系统的设计方案，增强智能厨房控制系统的实际应用效果。

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