[19]中华人民共和国国家知识产权局
[12]实用新型专利说明书专利号 ZL
2008200904.6
[51]Int.CI.
A47J 27/00 (2006.01)G05B 19/04 (2006.01)
[45]授权公告日2009年2月25日[22]申请日2008.05.06[21]申请号2008200904.6
[73]专利权人哈尔滨理工大学
地址150040黑龙江省哈尔滨市香坊区林园路4
号哈理工南区[72]设计人房国志 朱林 王金波 杨超
[11]授权公告号CN 201197602Y
[74]专利代理机构哈尔滨东方专利事务所
代理人陈晓光
权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 6 页
[54]实用新型名称
智能煮饭机器人
[57]摘要
智能煮饭机器人，目前智能家用电器市场发展缓慢。智能煮饭机器人，其组成包括：煮饭装置(1)，所述的煮饭装置带有压力传感器底座(2)，所述的煮饭装置连接输送通道(3)、排气通道(4)，所述的输送通道分别连接储水容器(5)、储米容器(6)，所述的输送通道上具有阀门(7)，所述的阀门、煮饭装置、带有压力传感器底座分别连接主控板(8)。本产品作为智能煮饭装置。
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权 利 要 求 书
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1.一种智能煮饭机器人，其组成包括：煮饭装置，其特征是：所述的煮饭装置带有压力传感器底座，所述的煮饭装置连接输送通道、排气通道，所述的输送通道分别连接储水容器、储米容器，所述的输送通道上具有阀门，所述的阀门、煮饭装置、带有压力传感器底座分别连接主控板。 2.根据权利要求1所述的智能煮饭机器人，其特征是：所述的主控板包括微处理器、显示模块、GSM模块、键盘、AD转换模块，其各组成部分间具有电路连接关系。
3.根据权利要求1或2所述的智能煮饭机器人，其特征是：所述的GSM模块具有引脚连接SIM卡。
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说 明 书
智能煮饭机器人
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技术领域：
本实用新型属于一种基于GSM网络控制的智能家用电器，具体涉及一种智能煮饭机器人。背景技术：
目前，智能家用电器正处于发展的阶段，普遍存在着功能简单，智能化程度不高，成本高，标准不统一等缺点。这些问题的存在导致了智能家用电器市场发展的缓慢。在者，现有智能家用电器在远程控制方面多使用的是RF无线收发模式，实现不了更远距离上的控制，如在办公室实现对家用电器的控制。发明内容：
本实用新型的目的是提供一种智能煮饭机器人，成本低、操作简单，智能化程度高。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
智能煮饭机器人，其组成包括：煮饭装置，所述的煮饭装置带有压力传感器底座，所述的煮饭装置连接输送通道、排气通道，所述的输送通道分别连接储水容器、储米容器，所述的输送通道上具有阀门，所述的阀门、煮饭装置、带有压力传感器底座分别连接主控板。
所述的智能煮饭机器人，所述的主控板包括微处理器、显示模块、GSM模块、键盘、AD转换模块，其各组成部分间具有电路连接关系。 所述的智能煮饭机器人，所述的GSM模块具有引脚连接SIM卡。 本实用新型的有益效果：
1.充分利用现有的、日渐低廉且性能稳定可靠的GSM网络，使用短信指令实现GSM模块与微处理器之间的通信，进而控制整个系统的工作，实现了更远距离的控制。利用GSM网络控制家电有利于系统的进一部扩展，有利于统一标准，可以实现对其他更多家用电器智能控制。
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2.使用功耗更低、性能更好的微处理器，降低了系统功耗，提高了系统稳定性，且为智能控制的实现提供了硬件基础。
3.煮饭装置软件上采用模糊控制理论，使煮饭机器人模拟人的思维方式。主控微处理器嵌入实时系统(RTOS)μC/OS II，增加了系统的可靠性和安全性能。微处理器自带了实时时钟，可以使用键盘和显示模块设置定时煮饭和用餐人数，系统根据各项设置参数来控制煮饭过程。
4.由于本产品采用了更先进的微处理器和控制方法，结合使用成熟的GSM网络技术和模糊控制理论，使得本产品更加智能化，且操作十分简单，又在成本上得到了有效的控制，与现有标准相统一且有更大升级空间，有利于推广使用。附图说明：
附图1是本产品的结构示意图。
附图2是本产品硬件电路连接结构示意图。 附图3是本产品电源部分电路原理图。 附图4是本产品模拟信号调理电路原理图。 附图5是本产品串行接口部分电路原理图。 附图6是本产品GSM模块及其外围电路原理图。 附图7是本产品ARM及其外围电路原理图。 附图8是本产品内部程序主体流程图。
根据电子线路制图规范，以上各电路原理图中相同的引脚具有连接关系。 具体实施方式： 实施例1：
智能煮饭机器人，其组成包括：煮饭装置1，所述的煮饭装置带有压力传感器底座2，所述的煮饭装置连接输送通道3、排气通道4，所述的输送通道分别连接储水容器5、储米容器6，所述的输送通道上具有阀门7，所述的阀门、煮饭装置、带有压力传感器底座分别连接主控板8。 实施例2：
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智能煮饭机器人，其组成包括：煮饭装置1，所述的煮饭装置带有压力传感器底座2，所述的煮饭装置连接输送通道3、排气通道4，所述的输送通道分别连接储水容器5、储米容器6，所述的输送通道上具有阀门7，所述的阀门、煮饭装置、带有压力传感器底座分别连接主控板8。
所述的智能煮饭机器人，所述的主控板包括微处理器9、显示模块10、GSM模块11、键盘12、AD转换模块13，其各组成部分间具有电路连接关系。
所述的智能煮饭机器人，所述的GSM模块具有引脚连接SIM卡。 本实用新型可以工作在两种模式下，一种是远程控制模式，另一种是直接控制模式。采用远程控制模式即用短信方式进行控制，而直接控制模式可以通过智能煮饭机器人的键盘及显示模块来直接手动设置。这两种模式设置完成后，均可在煮饭之前将其取消或重新设置，而且还可以在一种模式下改写或取消另一种模式下的设置。
在本实用新型使用前通过键盘输入用户的手机号码，这可以确定电路不被任何手机控制。当用户的手机向智能煮饭机器人发送短信“煮饭+2人+18:30”时，智能煮饭机器人就分别识别“煮饭”、“2人”、“18：30”，这时它会通过储米储水容器向煮饭装置内加入经过色选机选出的2人食用量的米，同时加入了适当比例的水。微处理器自带了实时时钟，会精确的计算出煮饭开始的时间并在18:30开始煮饭。同时还会返回一条信息“做饭+2人，成功！”。如果发送方发送“煮粥+3人+19:00”，智能煮饭机器人会识别“煮粥”、“3人”和“19:00”，并加入适量的米和水。若米或水不够或设置错误，就返回一条信息“失败：米不够！”、“失败：水不够！”或“失败：格式设置错误！”等等。
用户的手机利用GSM网络发送短信，智能煮饭机器人内部的GSM模块接收到信号后就通过串口UART向微处理器发送数据。微处理器采取中断法来接收，同时在主程序中循环发送AT指令用来读取短信息，短消息经过解码来识别出具体的内容。然后微处理器删除最后一个位置的短信，以免短信
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排满了之后无法读取新短信的内容。微处理器根据短信内容计算出米和水的量还有煮饭时刻再进行下一步的煮饭控制。
煮饭时刻一到，微处理器会利用通用输入输出接口GPIO打开储米容器的阀门，这时米顺着输送管道到达煮饭装置中。在煮饭装置底下的压力传感器，使用之前需要先标定，米落入装置后会使压力传感器输出电压变化。此变化值经过A/D转换器模块变成一个数字量，再经GPIO把此数字量传给微处理器。微处理器通过相应的处理把此数字量转变为米的重量，并在米的重量到达给定值时关闭储米容器的阀门。接着打开储水容器的阀门，储水容器中的水会从输送管道流向煮饭装置中。一旦水量到达了指定值，微处理器就会发送指令关闭储水容器的阀门停止进水。微处理器执行的程序中提供误差补偿的功能。下一步就是封闭煮饭装置开始煮饭，煮饭完成后自动进入保温状态。水和米的重量以及煮饭的时间都是微处理器通过计算短信中给定的人数计算出来的。
下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步说明。
由图2可知，本实用新型的硬件电路包括GSM模块、ARM微处理器、键盘及显示模块、A/D转换模块、传感器、储米容器、储水容器、煮饭装置等；软件上采用嵌入实时系统(RTOS)μ C/OS II。硬件电路需放入一个SIM卡，用来接收短信息达到控制的目的。
在图3电源部分的电路中，J1接两路5V隔离电源，E1～E4为EMI元件；U5为一电源模块，产生两路隔离电源，一路为模拟器件和传感器提供低纹波噪声比的干净电源，另一路供给电源指示LED；C5、C7分别为+5V和+3.3V的滤波电容，大小均为1000uf。因为GSM模块接收短信时会使电源电压产生波动，大小为1000uf的电解电容可以起到稳压作用。GSM模块需要5V电压工作，ARM微处理器需要3.3V电压工作，ASM1117是5V转3.3V的芯片，正好满足需求。
图4模拟信号调理电路的部分应用于系统的计量部分。其中J5为压力传感器接口，可接六线和四线的压力传感器，当接四线压力传感器时1脚和2
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脚、3脚和4脚分别短接；1、2脚为电源负，3、4脚接电源正，电源由SEN+和SEN-引入；图中的NF为三端滤波器是EMI元件，其中的NF7为共模电感，主要作用是对电源滤波以及信号进行滤波；U13、U14是钳位二极管，定位模拟输入量的范围，对AD芯片起保护作用；ADS1232为24位AD转换芯片，有效位为23.5，数据是串行读出。传感器的微弱信号由SIG+、SIG-输出，经EMI元件滤波后进入ADS1232的差分信号输入端11、12脚进行信号转换，数字信号由P0.23串行读入ARM微处理器进行处理。
在图5串行接口部分电路中，ARM7的P0.0为串行发送端口、P0.1为串行接收端口。由于ARM的GPIO的电压与GSM模块TC35I的对应串行通信接口电压不匹配，因此引入74HC07芯片进行电平转换。另外，MAX3221芯片可以进行GSM与ARM、ARM与PC机、PC机与GSM之间通信，巧
妙的利用跳线JP3进行三者通信的切换。并可以通过PC机监测出ARM与GSM模块之间的数据交换的内容。
图6中TC35i有40个引脚，通过一个ZIF(Zero Insertion Force，零阻力插座)连接器引出。这40个引脚可以划分为5类，即电源、数据输入/输出、SIM卡、音频接口和控制。第1～14脚为电源部分：1～5为电源电压输入端Vbatt+，6～10为电源地GND，11、12为充电引脚，13为对外输出电压(共外电路使用)，14为ACCU-TEMP接负温度系数的热敏电阻。24～29为SIM卡引脚，分别为CCIN、CCRST、CCIO、CCCLK、CCVCC和CCGND。33～40为语音接口，用来接电话手柄。15、30、31和32脚为控制部分：15为点火线IGT(Ignition)，当TC35i通电后必须给IGT一个大于100ms低电平，模块才启动；30为RTC backup，31为Power down，32为SYNC。16～23为数据输入/输出，分别为DSR0、RING0、RxD0、TxD0、CTS0、RTS0、DTR0和DCD0。TC35的数据输入/输出接口实际上是一个串行异步收发器，符合ITU-T RS232接口标准。它有固定的参数：8位数据位和1位停止位，无校验位，波特率在300bps～115kbps之间可选，硬件握手信号用RTS0/CTS0，软件流量控制用XON/XOFF，CMOS电平，支持标准的AT命令集。启动电路
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由开漏极三极管和上电复位电路组成。模块上电10ms后(电池电压须大于3V)，为使之正常工作，必须在15脚()加时长至少为100ms的低电平信号，且该信号下降沿时间小于1ms。启动后，15脚的信号应保持高电平。基带处理器集成了一个与ISO 7816-3 IC Card标准兼容的SIM接口。为了适合外部的SIM接口，该接口连接到主接口(ZIF连接器)。在GSM11.11为SIM卡预留5个引脚的基础上，TC35在ZIF连接器上为SIM卡接口预留了6个引脚，所添加的CCIN引脚用来检测SIM卡支架中是否插有SIM卡。当插入SIM卡，该引脚置为高电平时，系统方可进入正常工作。TC35的SYNC引脚有两种工作模式，可用AT命令AT SYNC进行切换。一种是指示发射状态时的功率增长情况，另一种是指示TC35的工作状态。本模块使用的是后一种功能：当LED熄灭时，表明TC35处于关闭或睡眠状态；当LED为600ms亮/600ms熄时，表明SIM卡没有插入或TC35正在进行网络登录；当LED为75ms亮/3s熄时，表明TC35已登录进网络，处于持机状态。
图7ARM的外围电路中，CAT1025是基于微处理器系统的存储器和电源监控的完全解决方案，利用低功耗CMOS技术将2K位的串行EEPOM和用于掉电保护的系统电源监控电路集成在一块芯片内。存储器采用400KHz的12C总线接口。晶振Y1、Y3分别为ARM和RTC提供始终；JP2为JTAG接口电路，JP3部分为ISP电路，J4接纽扣电池，断电是为RTC提供电源；人机交互由3×4矩阵键盘和128×串口液晶屏构成，J5提供液晶接口；输出控制口为P0.5和P0.6，经光耦U6和U7隔离后控制两个电磁阀。
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图1
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图2
图3
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图4
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图5
图6
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图8
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