摘要：隨著工作節(jié)奏的加快，做飯時往往不能只注意正在燒的鍋，以至于經(jīng)常發(fā)生淤鍋、燒干等問題，釀成的事故屢見不鮮。本文通過在鍋蓋和燃?xì)庠钸M(jìn)氣端加裝一定的電子裝置給出了一種經(jīng)濟(jì)、方便的解決方案。
關(guān)鍵詞：多功能；鍋蓋；防干燒；防淤鍋

0 引言
    當(dāng)前多數(shù)家庭使用的還是普通燃?xì)庠罹撸驙t火熄滅和燒干鍋等發(fā)生的事故屢見不鮮。在燒飯時，要時刻盯著，一不小心就有可能淤鍋，澆滅爐火，或燒干發(fā)生火災(zāi)，釀成事故。廚房安全和從看護(hù)燒飯中解放出來成為每個家庭要考慮的重要向題。盡管當(dāng)前市場上已有具有各種保護(hù)功能的燃?xì)庠睿紤]到價值不菲，將現(xiàn)有的燃?xì)庠钊拥舯容^可惜等原因而不能更換。基于以上考慮，提出了多功能鍋蓋設(shè)計方案。

1 系統(tǒng)組成和工作原理
    多功能鍋蓋是在普通鍋蓋的基礎(chǔ)上，通過在鍋蓋上加裝檢測控制電路和在燃?xì)庠钸M(jìn)氣端加裝電磁閥電路實現(xiàn)的。檢測控制電路組成框圖和電磁閥電路組成框圖分別如圖1和圖2所示。


    利用鍋蓋檢測電路來實現(xiàn)液位和溫度檢測，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定值時蜂鳴器報警，提示將要燒開，請做飯人將爐火關(guān)小，防止淤鍋或燒干。當(dāng)提示沒引起注意，液位達(dá)到上限時，發(fā)出指令控制電磁閥關(guān)閉煤氣。如果燒的是不易淤鍋的水等，在溫度達(dá)到設(shè)定溫度沒有引起注意以至使液位低于液位下限時，也發(fā)出指令關(guān)閉電磁閥。電磁閥一旦關(guān)閉，需要手動復(fù)位，保證事故不能發(fā)生。
    檢測控制電路與電磁閥電路之間采用無線方式進(jìn)行通信。利用鍵盤可以進(jìn)行報警設(shè)定溫度的設(shè)置。四位數(shù)碼管工作于設(shè)置狀態(tài)時顯示設(shè)定溫度，工作時實時顯示鍋內(nèi)溫度。采用220V供電，電源電路提供各部分所需要的電壓。

2 關(guān)鍵硬件技術(shù)方案
    硬件設(shè)計的關(guān)鍵是溫度、液位的檢測電路，控制信號的編碼發(fā)射和接收電路。這里主要給出的是溫度、液位檢測電路，以及控制信號的編碼發(fā)射和接收電路的設(shè)計思路。
    溫度的檢測使用DS18B20數(shù)字溫度計，DS18B20提供9位(二進(jìn)制)溫度讀數(shù)指示器件的溫度信息經(jīng)過單線接口送入DS18B20或從 DS18B20送出，因此從主機(jī)CPU到DS18B20僅需一條數(shù)據(jù)線和地線，DS18B20的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源。 DS18B20的測量范圍從-55℃到+125℃，增量值為0．5，可在1s內(nèi)把溫度信息變換成數(shù)字。DS18B20中還有用于貯存實測溫度值的兩個8位存貯器RAM，編號為O號和1號。1號存貯器存放溫度值的符號如果溫度為負(fù)，則1號存貯器8位全為1；否則，全為0。O號存貯器用于存放溫度值的補(bǔ)碼，LSB(最低位)的1表示0．5，將存貯器中的二進(jìn)制數(shù)求補(bǔ)再轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)并除以2，就得到被測溫度值。每只DS18B20都可以設(shè)置成兩種供電方式，即數(shù)據(jù)總線供電方式和外部供電方式，前者可以節(jié)省一根導(dǎo)線，但完成溫度測量的時間較長，后者則多用一根導(dǎo)線，但測量速度較快。本系統(tǒng)采用外部供電方式，將其封裝在與地相連的外殼底部，并伸到接近鍋的底部。
    液位檢測電路分上限檢測電路和下限檢測電路，上限檢測電路如圖3所示，下限檢測電路如圖4所示。當(dāng)液位達(dá)到上限時，上限探頭與地通過液體接通，拉低555 定時器2、6腳電位使555定時器3腳輸出高電平，該高電平將U1與單片機(jī)的接口電平拉低，單片機(jī)檢測到低電平信號，即按液位達(dá)到上限處理。當(dāng)液位達(dá)到下限時，下限探頭與地斷開，555定時器2、6腳電位變?yōu)楦唠娖剑?55定時器3腳輸出低電平，單片機(jī)檢測到低電平信號，即按液位達(dá)到下限處理。


    控制信號的編碼發(fā)射和接收電路編碼解碼芯片使用PT2262／PT2272，其中PT2272帶有鎖存功能。PT2262／PT2272的第1～8腳是芯片的地址碼設(shè)置腳，地址碼有三個狀態(tài)：懸空、接高電平、接低電平，地址碼就好比是一張身份識別的證書，只有發(fā)射端和接收端的地址碼設(shè)置成完全相同，才能互相確認(rèn)通過。不同用戶使用不同地址，保證互相不影響。
    本系統(tǒng)中鍵盤主要有設(shè)置／工作切換鍵、溫度+鍵、溫度-鍵、復(fù)位鍵、轉(zhuǎn)手工控制鍵。工作狀態(tài)指示使用四個發(fā)光二極管分別指示設(shè)置狀態(tài)、工作狀態(tài)、復(fù)位狀態(tài)和轉(zhuǎn)手工狀態(tài)。四位數(shù)碼管在設(shè)置時顯示設(shè)置溫度值、工作時顯示當(dāng)前溫度值。
    因為接收解碼模塊驅(qū)動能力有限，因此在接收解碼模塊和電磁閥之間使用繼電器實現(xiàn)對電磁閥的驅(qū)動。
    為保證系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性和可靠性，采用成熟的開關(guān)電源產(chǎn)品給系統(tǒng)供電，不另外設(shè)計電源電路。

3 軟件實現(xiàn)
    本系統(tǒng)根據(jù)硬件的實際組成，軟件要完成對DS18B20數(shù)字溫度計的讀寫，進(jìn)行溫度的設(shè)置、檢測和顯示，液位是否達(dá)到上、下限的檢測，鍵盤掃描和處理，狀態(tài)指示和報警，無線編碼信號的發(fā)送控制等功能。軟件采用模塊化設(shè)計方法進(jìn)行設(shè)計，在上電初始化中設(shè)置初始溫
度，設(shè)置定時中斷。鍵盤掃描、狀態(tài)指示和數(shù)碼管顯示在定時中斷中進(jìn)行刷新和處理。具體主程序流程圖如圖5所示。


    本系統(tǒng)中對DS18B20數(shù)字溫度計的讀寫是軟件設(shè)計的一個關(guān)鍵，由于DS18B20是在一根I／O線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時序要求。DS18B20有嚴(yán)格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。所有時序都是將單片機(jī)作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)主動啟動寫時序開始，如果要求單總線器件送回數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫命令后，主機(jī)需要啟動讀時序完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。其中指令Write Scratchpad(寫暫存存儲器)的代碼為4EH，指令Read Scratchpad(讀暫存存儲器)的代碼為BEH，指令Copy Scratchpad(復(fù)制暫存存儲器)的代碼為48H，指令Convert Temperature(溫度變換)的代碼為44H，指令Recall EPROM(重新調(diào)出)的代碼為B8H，指令Read Power Supply(讀電源)的代碼為B4H。因此本系統(tǒng)對這部分程序采用模塊設(shè)計法，將程序分為初始化程序、寫DS18B20程序、讀DS18B20程序、溫度轉(zhuǎn)換程序等。

4 結(jié)束語
    多功能鍋蓋通過在傳統(tǒng)鍋蓋的基礎(chǔ)上加裝一定的電子電路，有效避免了各類事故的發(fā)生，也將人從看護(hù)做飯中解放出來。這個裝置既可連同鍋蓋一起配置，也可在原有鍋蓋上加裝，既經(jīng)濟(jì)又方便。這種多功能鍋蓋還可在現(xiàn)有功能基礎(chǔ)上增加攪拌、調(diào)節(jié)爐火等功能，具有很高的實用價值。