【正文】 水分，避免米粒含水過多而稀化，也就是常說的“爛飯”。鐵鍋柴灶煮飯時，有經(jīng)驗的“巧婦”，在小知不覺中，運用灶膛中火力大小，使飯鍋的溫度發(fā)生變化，滿足了大米的最佳轉(zhuǎn)化條件，從而蒸煮出香噴噴的米飯。為了得到最佳的煮飯效果，可通過傳統(tǒng)的和科學(xué)的煮飯方法確定最佳的煮飯工藝流程即煮飯的過程控制，最后根據(jù)確定的煮飯流程編寫參數(shù)調(diào)試程序，從而得到最終的最佳煮飯流程和溫度控制曲線?！?，可編程為9～12位A/D轉(zhuǎn)換精度[10]。選擇PFD驅(qū)動蜂鳴器，這樣可以節(jié)省一個I/O引腳，同時PFD輸出的信號頻率可以采用一個內(nèi)部定時計數(shù)器控制[17]，如圖39所示。圖37 EEPROM擴展電路 顯示電路設(shè)計顯示器件采用LCD1602液晶顯示器，是目前最常用的顯示器件，其顯示容量為162個字符， mm，適合電飯煲時間和功能的字符顯示，如圖38，前三個引腳分別為電源地、電源正極和液晶顯示偏壓。對于51單片機而言，只要REST端保持二個機器周期（24個時鐘振蕩周期）的高電平即可硬件復(fù)位。其中串聯(lián)在繼電器回路的熔點為160℃的熱保險絲，當溫度達到160℃時，熱保險絲會熔斷，防止加熱盤干燒。如圖33所示，當交流220VAC電源開始工作時，由C點產(chǎn)生基本上與交流電源同步的方波，這樣INTl就能產(chǎn)生周期性的中斷，從而在中斷程序中就可以處理一些與交流信號有關(guān)的控制，控制可控硅的觸發(fā)。如圖32，它由變壓器降壓后得到20V的交流電壓經(jīng)過全波整流電路和濾波電路變成15V左右的直流電壓，再經(jīng)過三固定輸出電壓的集成穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓輸出5V的穩(wěn)恒直流電源，為單片機及其周圍電路提供工作需要的電源[5]。(5)、 其他程序模塊蜂鳴器程序主要功能是判斷煮飯過程是否結(jié)束，如結(jié)束，則發(fā)出聲音來提醒使用者煮飯過程已結(jié)束，同時小燈點亮進入保溫狀態(tài)。(2)、 時鐘模塊利用單片機內(nèi)部定時器0作為時鐘定時，按鍵方式1，每隔100ms溢出中斷一次。(8)、 蜂鳴器模塊炊煮結(jié)束后能提供音樂和燈光提示。(4)、 溫度傳感器模塊利用溫度傳感器DS18B20來檢測溫度的變化從而使單片機進行模糊控制。如圖21所示。在確定米量后如何進行實時的溫度模糊化控制，此問題還包含有如何劃分模糊控制器輸入的量的隸屬度函數(shù)，采用何種方法計算控制量，這些問題也是本課題所要解決的。 根據(jù)人們生活經(jīng)驗中得到的最佳炊煮曲線中的溫度信息值與實際采集溫度進行對比，經(jīng)過單片機的模糊推理后來控制可控硅的導(dǎo)通時間，從而實現(xiàn)煮飯的模糊化控制。168。 本課題主要任務(wù)本課題主要闡述模糊控制在電飯煲中的具體實現(xiàn)，在硬件電路設(shè)計的基礎(chǔ)上，通過對各功能模塊的軟件設(shè)計，實現(xiàn)對溫度的檢測和分析，從而得到控制可控硅的導(dǎo)通時間的精確量來控制加熱盤功率以實現(xiàn)電飯煲通過模糊控制技術(shù)來煮飯的目的，使其達到智能化。(3)、 模糊控制具有很好的魯棒性，對參數(shù)的變化適應(yīng)性強，具有較好的抗干擾能力，消除了常規(guī)控制系統(tǒng)常存在的魯棒性與靈敏度之間的矛盾，提高了系統(tǒng)的可靠性?，F(xiàn)在，歐洲、美國、日本和國內(nèi)的一些家電公司都已提出了智能家電的解決方案，并已實現(xiàn)成品化，盡管各方提出的方案不同，但都本著標準化、開放性、面向未來的宗旨，體現(xiàn)以人為本的設(shè)計思路，讓消費者全方位的感受數(shù)字生活。日本、臺灣等地區(qū)對嵌入式小家電的研究及生產(chǎn)要早于其他地區(qū)。. 嵌入式家電的發(fā)展現(xiàn)狀嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用到家用電器中，并作為核心控制部件，早已成為了一種歷史趨勢。而人工智能的載體通過傳統(tǒng)的邏輯電路實現(xiàn)顯然是不現(xiàn)實的，而通過嵌入式系統(tǒng)就能輕松實現(xiàn)。作為傳統(tǒng)家電代表，電飯煲也已融入到系統(tǒng)化的信息家電系統(tǒng)中，它的功能已不再只是單純的煮飯，功能齊全、操作簡便、人性化的界面，烹調(diào)過程自動化，甚至是網(wǎng)絡(luò)控制的信息化電飯煲已成為現(xiàn)代人的新需求。本課題研究的是智能電飯煲的硬件和軟件的設(shè)計以及煮飯功能的實現(xiàn)過程。在軟件設(shè)計上，首先根據(jù)各個功能的典型最佳炊煮溫度曲線編寫出調(diào)試（測試）程序，通過調(diào)試程序找出針對產(chǎn)品的對應(yīng)各個功能的最佳炊煮溫度曲線。蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）基于51單片機實現(xiàn)智能電飯煲功能的設(shè)計與實現(xiàn)蘇州大學(xué) 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 09電子轉(zhuǎn)班級（學(xué)號0916936036） ［蔣淼銘］目 錄前言 3第1章 緒論 4 智能家電概述 4 本課題主要任務(wù) 5第2章 智能電飯煲整體設(shè)計 6 硬件整體框架 6 軟件整體框架 7第3章 智能電飯煲硬件部分的詳細設(shè)計 9 單片機外圍電路設(shè)計 9 時鐘電路設(shè)計 11 復(fù)位電路設(shè)計 11 EEPROM擴展電路設(shè)計 12 顯示電路設(shè)計 12 蜂鳴器電路設(shè)計 13 鍵盤接口電路設(shè)計 13 溫度傳感器電路設(shè)計 14第4章 智能電飯煲軟件部分的詳細設(shè)計 15 理想的最佳煮飯方法 15 煮飯功能模糊控制器 16 米量的模糊推理 18 副加熱盤的模糊控制 20 整體軟件流程圖 25結(jié)論 32參考文獻 33致謝 34附錄 35整體電路圖 35部分源程序 36 i 基于51單片機實現(xiàn)智能電飯煲功能的設(shè)計與實現(xiàn)蘇州大學(xué) 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 09電子轉(zhuǎn)班級（學(xué)號0916936036） ［蔣淼銘］【摘要】：電飯煲是人們?nèi)粘Ｉ钪凶钇毡榈募矣秒娖?，隨著人們生活水平的提到，電飯煲也日趨智能化，本課題主要基于家電智能化的背景下，根據(jù)智能電飯煲的發(fā)展和現(xiàn)狀，探討智能電飯煲如何實現(xiàn)智能化的煮飯、預(yù)約、再加熱等功能。針對煮飯功能，提出了易于實現(xiàn)并且有效的米量與實時溫度控制的模糊控制理論，制定了不同的煮飯功能對應(yīng)的炊煮模糊控制方案。智能家用電器不僅僅實現(xiàn)了產(chǎn)品的原始屬性，更融入了我們?nèi)祟惖闹腔劢Y(jié)晶。伴隨著生活水平的提高，電飯煲的智能化和網(wǎng)絡(luò)化將成為一種趨勢，機械式飯煲必將退出市場舞臺。嵌入式系統(tǒng)是將計算機硬件和軟件結(jié)合起來，構(gòu)成一個專門的計算裝置，完成特定的功能和任務(wù)。在中國市場上銷售的家用電器，應(yīng)用了嵌入式微控系統(tǒng)的智能產(chǎn)品層出不窮。比較出色的公司主要集中在日本。. 家電中的模糊控制技術(shù)為了探索人工智能，使電腦模仿人腦，進行更多的智力勞動，模糊數(shù)學(xué)便應(yīng)運而生，1965年美因著名系統(tǒng)及控制論專家、加州大學(xué)教授Zandeh創(chuàng)立的模糊集合論，在電腦與人腦之間架起了一座橋梁[14]。(4)、 模糊控制器的設(shè)計相對較簡單，開發(fā)周期短、成本低，用傳統(tǒng)控制方法需PC機才能完成的，控制目標用一個8位單片機就可實現(xiàn)，因此它具有很強的滲透性，應(yīng)用前景十分廣泛。本課題主要任務(wù)及相關(guān)問題：168。 在軟件上的實現(xiàn)預(yù)約、保溫、米量推算、智能炊煮和冷飯加熱等功能。168。第2章 智能電飯煲整體設(shè)計智能電飯煲整體設(shè)計包含兩部分：硬件的整體設(shè)計和軟件的整體設(shè)計，硬件的整體框架主要是以單片機為核心集合了顯示，提示音，溫控等功能的外圍模塊電路。按鍵溫度傳感器DS18B20EEPROMLCD顯示加熱盤RTC電源蜂鳴器MCU圖21 硬件結(jié)構(gòu)框圖. 各模塊介紹(1)、 電源模塊電源分為為加熱盤模塊提供電的220V電源，和為溫度傳感器模塊、按鍵模塊、顯示模塊和EEPROM模塊等提供電的5V電源。(5)、 加熱盤模塊與220V市電直接相連，分為主、副加熱盤，并且分別對其采用繼電器和可控硅來控制功率。 軟件整體框架軟件整體框架包括溫度采集程序模塊、RTC時鐘程序模塊、MCU的模糊控制程序模塊、LCD顯示程序模塊、蜂鳴器程序模塊和EEPROM存儲程序模塊。(3)、 MCU模糊控制模塊此模塊是系統(tǒng)主要功能程序模塊，其中把上、下溫度傳感器的信號作為模糊推理米飯量的兩個輸入量，根據(jù)上、下兩溫度傳感器達到所設(shè)定溫度的時間差來進行推算。EEPROM存儲程序作用是當接收到中斷信號后立即把單片機所執(zhí)行的所有數(shù)據(jù)存入存儲器內(nèi)。圖32 電源電路圖(1)、 抗浪涌電路壓敏電阻和PCB電流熔斷絲（長約ｌ5mm很細的PCB銅箔）共同組成了抗浪涌電路當有異常高電壓輸入時，壓敏電阻瞬間短路，這樣電源、壓敏電阻和PCB電流熔斷絲（PARTTERNFUSE）構(gòu)成的回路電流瞬間增大，當電流尖峰值瞬間超過PCB電流熔斷絲的電流容量，PCB電流熔斷絲立即熔斷，從而保護了后面電路元件的安全。圖33 過零檢測電路圖. 加熱盤電路圖34所示是加熱盤電路，主加熱器是電飯煲的基本加熱單元，是實現(xiàn)各種加熱功能的基礎(chǔ)，采用盤狀的外觀所以也被稱為加熱盤。圖34 加熱盤電路 時鐘電路設(shè)計時鐘電路如圖35所示，采用的是系統(tǒng)振蕩為外部RC振蕩方式，單片機內(nèi)有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和TXAL2分別是次放大器的輸入端和輸出端，把這兩個引腳與作為反饋元件的晶體諧振器連接。考慮到從電源接通到電源電壓穩(wěn)定需要一定的時間，故圖36所示RC復(fù)位時間一般均應(yīng)大于10ms，圖示復(fù)位電路是廣泛應(yīng)用的上電復(fù)位電路[12]，典型取值為R=1k C=22PF。RS和R/W為數(shù)據(jù)/命令選擇和讀/寫選擇，引腳15和16分別是背光源正、負極。圖39 蜂鳴器電路 鍵盤接口電路設(shè)計獨立式鍵盤是直接用I/O口構(gòu)成的單個按鍵電路，如圖310所示，每根I/O口線上按鍵的工作狀態(tài)不會影響其他I/O口的工作狀態(tài)，該電路屬于查詢方式電路，當按鍵沒有按下時，CPU對應(yīng)的I/O口由于有上拉電阻，其輸入為高電平；當某按鍵按下后，對應(yīng)I/O口變低電平，同時在VCC=5V的情況下，I/O輸出灌電流在5mA左右[16]。如圖311所示，為了保證DS18B20溫度變換的精確性，當溫度轉(zhuǎn)換時，數(shù)據(jù)線必須提供足夠功率，此時必須提供一個強上拉。 理想的最佳煮飯方法生米煮成熟飯的過程是相當復(fù)雜的生化轉(zhuǎn)化過程。這種溫度發(fā)生變化大致分為5個階段：(1)、 低溫吸水：讓大米在30~40℃的溫水中浸泡足夠時間，使米粒充分吸水膨脹，米粒內(nèi)外隨水溫慢慢升高至60℃~70℃。(4)、 烘飯：在高溫沸騰停止后，鍋內(nèi)的水蒸汽將冷卻液化，滴回米飯表面。電源一旦接通，就持續(xù)加熱。如圖42所示為煮飯最佳曲線圖。沸騰階段是將米中不易溶于水、難以消化的淀粉轉(zhuǎn)變?yōu)橐兹苡谒⒁子谙牡矸?，?yīng)保持一定的時間。一般燜飯之后的米飯含水率在69％左右。在模糊控制過程中，將測到的過程精確量轉(zhuǎn)化為模糊量，再經(jīng)過根據(jù)經(jīng)驗總結(jié)成的若干模糊規(guī)則和必要的模糊處理后，模糊判斷系統(tǒng)根據(jù)輸入的模糊信息按照控制規(guī)則和推理法則，做出模糊決策，然后輸出解模糊后的控制量并作用于執(zhí)行系統(tǒng)，完成控制動作，且這種動作足以精確量表現(xiàn)出來的[