【正文】 計(jì) 12 顯示電路設(shè)計(jì) 12 蜂鳴器電路設(shè)計(jì) 13 鍵盤(pán)接口電路設(shè)計(jì) 13 溫度傳感器電路設(shè)計(jì) 14第4章 智能電飯煲軟件部分的詳細(xì)設(shè)計(jì) 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(pán)的模糊控制 20 整體軟件流程圖 25結(jié)論 32參考文獻(xiàn) 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(jī)實(shí)現(xiàn)智能電飯煲功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)蘇州大學(xué) 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 09電子轉(zhuǎn)班級(jí)（學(xué)號(hào)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(shí)現(xiàn)智能化的煮飯、預(yù)約、再加熱等功能。智能家用電器不僅僅實(shí)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。嵌入式系統(tǒng)是將計(jì)算機(jī)硬件和軟件結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)專門(mén)的計(jì)算裝置，完成特定的功能和任務(wù)。比較出色的公司主要集中在日本。(4)、 模糊控制器的設(shè)計(jì)相對(duì)較簡(jiǎn)單，開(kāi)發(fā)周期短、成本低，用傳統(tǒng)控制方法需PC機(jī)才能完成的，控制目標(biāo)用一個(gè)8位單片機(jī)就可實(shí)現(xiàn)，因此它具有很強(qiáng)的滲透性，應(yīng)用前景十分廣泛。 在軟件上的實(shí)現(xiàn)預(yù)約、保溫、米量推算、智能炊煮和冷飯加熱等功能。第2章 智能電飯煲整體設(shè)計(jì)智能電飯煲整體設(shè)計(jì)包含兩部分：硬件的整體設(shè)計(jì)和軟件的整體設(shè)計(jì)，硬件的整體框架主要是以單片機(jī)為核心集合了顯示，提示音，溫控等功能的外圍模塊電路。(5)、 加熱盤(pán)模塊與220V市電直接相連，分為主、副加熱盤(pán)，并且分別對(duì)其采用繼電器和可控硅來(lái)控制功率。(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(hào)作為模糊推理米飯量的兩個(gè)輸入量，根據(jù)上、下兩溫度傳感器達(dá)到所設(shè)定溫度的時(shí)間差來(lái)進(jìn)行推算。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(zhǎng)約ｌ5mm很細(xì)的PCB銅箔）共同組成了抗浪涌電路當(dāng)有異常高電壓輸入時(shí)，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(dāng)電流尖峰值瞬間超過(guò)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(hù)了后面電路元件的安全。圖34 加熱盤(pán)電路 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)時(shí)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(jī)內(nèi)有一個(gè)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(gè)引腳與作為反饋元件的晶體諧振器連接。RS和R/W為數(shù)據(jù)/命令選擇和讀/寫(xiě)選擇，引腳15和16分別是背光源正、負(fù)極。如圖311所示，為了保證DS18B20溫度變換的精確性，當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換時(shí)，數(shù)據(jù)線必須提供足夠功率，此時(shí)必須提供一個(gè)強(qiáng)上拉。這種溫度發(fā)生變化大致分為5個(gè)階段：(1)、 低溫吸水：讓大米在30~40℃的溫水中浸泡足夠時(shí)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℃。電源一旦接通，就持續(xù)加熱。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(shí)間。在模糊控制過(guò)程中，將測(cè)到的過(guò)程精確量轉(zhuǎn)化為模糊量，再經(jīng)過(guò)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)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(dòng)作，且這種動(dòng)作足以精確量表現(xiàn)出來(lái)的[13]。它的目標(biāo)是產(chǎn)化確切的控制動(dòng)作，應(yīng)該能夠最好的反映出推理出的模糊控制動(dòng)作分配的可能性。(1)、 Warmup: 下傳感器預(yù)約溫度 初始值：30～80℃(2)、 Steam: 上傳感器檢測(cè)到的蒸汽溫度 初始值：60～90℃(3)、 Qtystart: 下傳感器米量判斷開(kāi)始溫度 初始值：50～70℃(4)、 Hightem: 上傳感器防凝露控制溫度 初始值：95～115℃ 米量的模糊推理電飯煲的結(jié)構(gòu)不允許采用重量傳感器等可以直接測(cè)量的方法，根據(jù)多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，采用上、下溫度傳感器配合測(cè)出飯溫信號(hào)，利用模糊推理，組成測(cè)定飯量的軟傳感器，最后通過(guò)模糊決策來(lái)判斷米量的值是一種十分有效的、可行的方法。30時(shí)間段內(nèi)，得到的Q值為0。50～639。402杯3~939。204杯~939。表42 主加熱盤(pán)加熱模式表 模式 TP (s)Q精煮快煮少量米01113811214102131612314181541620175182219620242172326238252825通過(guò)控制主加熱盤(pán)的通斷，保證基本的煮飯功率，如表所示，之所以不能讓TP完全導(dǎo)通，一方面為了不讓鍋底過(guò)熱，導(dǎo)致鍋里的飯下面焦而上面未熟透，另一方面也為副加熱盤(pán)進(jìn)行模糊溫度控制從而更逼近最佳炊煮曲線提供了必要的初始、穩(wěn)定的溫度保障。本課題采用線性的變換方法，實(shí)際輸入量為E變化范圍為[2,2]，要求的論域?yàn)閇6,6],則量化因子為: (1)量化公式為: (2)同理，也可以得到△E的量化值。其中T(E39。隸屬度函數(shù) △e隸屬值△E39。=NB and △E39。 是 SS已知輸入e0和△e0模糊化運(yùn)算采用單點(diǎn)模糊集合，則相應(yīng)的輸入量模糊集合A39。根據(jù)以上的論述，通過(guò)MATLAB繪制出相應(yīng)的曲線圖和輸入/輸出曲面如圖43所示。其中下傳感器設(shè)定值為60℃，上傳感器設(shè)定值為80℃。圖411 時(shí)鐘子程序圖圖412 預(yù)約子程序圖. 其他程序流程圖圖413所示為EEPROM讀寫(xiě)程序和蜂鳴器程序，前者通過(guò)判斷中斷信號(hào)來(lái)進(jìn)行寫(xiě)操作，通過(guò)處理器發(fā)送讀信號(hào)來(lái)進(jìn)行讀操作。目前國(guó)內(nèi)的電腦電飯煲大部分都是使用模糊控制理論來(lái)控制加熱系統(tǒng)，模糊控制的優(yōu)點(diǎn)在于它可以模擬人的思維，用推理的方式進(jìn)行飯量的檢測(cè)和加熱的控制，這種控制技術(shù)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)開(kāi)始普及和成熟。附錄整體電路圖部分源程序fisMat=newfis(39。fisMat=addvar(fisMat,39。u39。,[ 6])。fisMat=addmf(fisMat,39。input39。,1,39。PS39。,39。gaussmf39。,[ 6])。fisMat=addmf(fisMat,39。input39。,2,39。PM39。,39。gaussmf39。,[ 4])。fisMat=addmf(fisMat,39。output39。,1,39。SS39。1 5 2 1 1。2 6 4 1 1。3 7 5 1 1。5 1 2 1 1。6 2 3 1 1。7 3 6 1 1。8 4 7 1 1。,1)。plotmf(fisMat,39。)。ylabel(39。)。plotmf(fisMat,39。,2)。e39。8 6 7 1 1。7 5 7 1 1。6 4 6 1 1。5 3 3 1 1。4 2 2 1 1。3 1 2 1 1。1 7 4 1 1。gaussmf39。,39。SB39。,1,39。output39。fisMat=addmf(fisMat,39。,[ 6])。gaussmf39。,39。ZE39。,2,39。input39。fisMat=addmf(fisMat,39。,[1 4 4 7])。pimf39。,39。NZ39。,1,39。input39。fisMat=addmf(fisMat,39。,39。)。在電飯煲的使用過(guò)程中存在外部環(huán)境差異、內(nèi)部零件損耗及用戶使用習(xí)慣的問(wèn)題。 圖413 EEROM和蜂鳴器程序圖結(jié)論家用電器的智能化極大的方便了人們的日常生活，本文從硬件設(shè)計(jì)上，闡述了電路設(shè)計(jì)的原理以及連接。其中沸騰值為98℃，蒸汽值為107℃，設(shè)定植為50℃。蜂鳴器和LED燈通電，提示煮飯過(guò)程結(jié)束，然后進(jìn)入自動(dòng)保溫階段[20]。分別為： 運(yùn)用合成運(yùn)算法可求得輸出量的模糊集合C39。 是 BBR2:if E39。隸屬度函數(shù) z隸屬值Z39。)= {NB(負(fù)大),NM(負(fù)中),NS(負(fù)小),ZE(零),PS(正小),PM(正中),PB(正大)}T(Z)={BB(大大),BM(大中),BS(大小),M(中),SB(小大),SM(小中),SS(小小)}每個(gè)模糊集合可以用不同形狀表示，如梯形、鐘形等，本課題采用三角形、高斯型和 型隸屬度函數(shù)公式表示各模糊集合，并計(jì)算得到數(shù)據(jù)三角形隸屬度函數(shù)公式： （3）其中a和c為對(duì)應(yīng)隸屬度值為0的點(diǎn)，b為三角形的頂點(diǎn)。通過(guò)量化，我們可以方便計(jì)算，方便理解，也方便劃分論域及模糊集合。2℃。50～1339。003杯~739。201杯1~739。31～639。米量判斷過(guò)程是通過(guò)下傳感器達(dá)到統(tǒng)一的溫度值(qtystart)開(kāi)始計(jì)時(shí)，采用大功率持續(xù)加熱，直到上傳感器檢測(cè)到蒸汽溫度為止，根據(jù)多年的電飯煲開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，這是一種非?？煽康拿琢繖z測(cè)方法，不同米量的值，這個(gè)過(guò)程所需的時(shí)間不等，具有明顯的梯度，所以可以比較準(zhǔn)確的判斷出米量。如圖42所示的模糊控制框架圖。在實(shí)際應(yīng)用中，常常選擇三角形作為語(yǔ)言變量的隸屬度曲線。大米充分吸水后，鍋內(nèi)的水逐漸減少，鍋底趨于干燥，當(dāng)鍋底的水分減少到一定程度后，米飯的溫度迅速上升進(jìn)入圖41中的烘飯階段，在該曲線圖中，烘飯包含在高溫沸騰的階段中。這種電飯煲的煮飯過(guò)程中沒(méi)有也難以實(shí)現(xiàn)吸水和燜飯過(guò)程，同時(shí)也不能準(zhǔn)確的控制各個(gè)階段的溫度以及溫度變化。為了避免米粒表面糊化后不向內(nèi)部傳熱，這時(shí)應(yīng)快速升溫，使米粒內(nèi)外在極短時(shí)問(wèn)內(nèi)，同時(shí)達(dá)到高溫，有利于米粒內(nèi)外同時(shí)糊化、熟化。圖311 溫度傳感器電路第4章 智能電飯煲軟件部分的詳細(xì)設(shè)計(jì)電飯煲的基本功能就是煮飯，如何將米煮成香噴噴的米飯是電飯煲需要解決的主要問(wèn)題。圖38 LCD顯示電路 蜂鳴器電路設(shè)計(jì)蜂鳴器電路要求在炊煮結(jié)束時(shí)