【正文】 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。(6)、 時鐘模塊提供單片機的工作時序，控制炊煮時間和預約功能的實現(xiàn)。(8)、 蜂鳴器模塊炊煮結(jié)束后能提供音樂和燈光提示。溫度傳感器模塊時鐘程序 顯示程序MCU模糊控制控制對象附加功能圖22 軟件結(jié)構(gòu)框圖. 各模塊主要功能(1)、 溫度采集模塊分為采集子程序和控制子程序，前者涉及定時器的定時、溫度對照等環(huán)節(jié)。(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。鍋身傳感器的溫度與預設(shè)溫度之間的偏差及其導數(shù)作為溫度模糊控制的兩個輸入量，通過溫控子程序進行煮飯的各階段控制，每階段都有計時[3]。(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)。第3章 智能電飯煲硬件部分的詳細設(shè)計 單片機外圍電路設(shè)計本課題所設(shè)計的智能電飯煲是以美的FS406為參照，如圖31所示，實現(xiàn)其大部分功能，包括了開始、關(guān)、預約、功能、時、分功能。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]。電容C1又稱安規(guī)電容或者靜噪電容，一方面能夠抑制電網(wǎng)向電源電路傳導的騷擾，另一方面也降低了自身電路向電網(wǎng)傳導的騷擾。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)。加熱盤與電飯煲的內(nèi)膽（內(nèi)鍋）底部緊密接觸以便更高的利用加熱所產(chǎn)生的熱能，其中繼電器功能是在其選定工作模式或冷飯再加熱時控制其加熱功率。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。一般采用12MHZ的石英晶體和30PF的電容作為系統(tǒng)時鐘，以減少寄生電容，更好保證振蕩器的穩(wěn)定性[11]。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位。圖36 復位電路 EEPROM擴展電路設(shè)計本課題采用AT24C16的EEPROM擴展，如圖37所示，用8052的P2口模擬I2C總線與EEPROM通信連接電路圖，由于AT24C16是漏極開路，圖中R1，R2為上拉電阻（10K），A0~A2和VCC地址引腳均接地。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。單片機P0口用于對LCD的數(shù)據(jù)傳輸，～，選擇數(shù)據(jù)寄存器或指令寄存器，以及是否進行顯示[19]。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310 按鍵電路 溫度傳感器電路設(shè)計本課題中溫度傳感器DS18B20采用數(shù)據(jù)線供電方式，其工作電壓范圍在3～，溫度測量范圍在55℃～125℃精度為177。℃，可編程為9～12位A/D轉(zhuǎn)換精度[10]。[8]。為了得到最佳的煮飯效果，可通過傳統(tǒng)的和科學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。在這一過程中，大米中的淀粉、葡萄糖等成份進行一系列的轉(zhuǎn)化。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。(2)、 快速升溫：當米粒內(nèi)外溫度達到70℃時，米粒將開始糊化，糊化首先發(fā)生在米粒表面。(3)、 高溫沸騰：促使米粒內(nèi)外同時熟透，并蒸發(fā)掉鍋內(nèi)多余水分，避免米粒含水過多而稀化，也就是常說的“爛飯”。為繼續(xù)蒸發(fā)掉表面多余水分，同時使米粒內(nèi)部水分進一步排出，使米飯更松軟。日常使用的機械式電飯煲，利用磁鋼受熱后磁性減弱來控制加熱絲的通斷。達到最高溫度后，開關(guān)自動斷開，煮飯結(jié)束。因而米飯的口感和質(zhì)量較差，同時無法實現(xiàn)和用戶之間的交互以完成各種附加功能。烘飯t/min吸水快速升溫高溫沸騰燜飯保溫米飯溫度℃120100704030圖41 煮飯最佳曲線吸水階段使大米在一定的溫度下充分吸水，使大米含水率從14%上升到25%左右，以保證米粒在加熱過程中內(nèi)外均勻受熱，熱量透到大米的芯部，從而使之燒成柔軟鼓脹狀，但是，一旦水溫超過70℃，米將變成糊狀?？焖偕郎仉A段把已吸足水分的米采用大功率進行加熱，迅速達到糊化溫度，如果不繼續(xù)迅速升溫的話，米粒將在此溫度下吸入大量水分并且米粒會達到半熟的狀態(tài)，此后無論采取何種措施，米飯都不會達到理想的炊煮效果。沸騰階段電飯煲內(nèi)的溫度保持在100℃的水平。沸騰結(jié)束后，進入燜飯階段，在燜飯階段，使米粒充分受熱而內(nèi)外質(zhì)量趨于一致，燜飯階段還使大米外部的水分一部分滲透入米芯，促使內(nèi)部的成熟變化，另一部分蒸發(fā)掉，這樣就使得整粒米飯內(nèi)外一致。在燜飯階段有一個間歇加熱的階段，目的是使煮熟的米飯產(chǎn)生少許的鍋巴，使整鍋的米飯更具米飯的香味，同時燜飯階段使得米飯無論在硬度上或黏度上都會另人滿意。模糊控制器的控制規(guī)律由程序?qū)崿F(xiàn)，在實現(xiàn)的過程中要經(jīng)過以下三個步驟：輸入量的模糊化、模糊推理和輸出量的解模糊。(1)、 模糊化模糊化是將模糊控制器輸入量的確切值轉(zhuǎn)換為相應模糊語言變量值的過程，此相應語苦變量值均由對應的隸屬度來定義。在模糊化的過程中，一般利用最大隸屬度原則，即在語言集中選擇該元素對應的隸屬度最大的語言變量，作為該項確切值的模糊子集。大前提是多個模糊條件語句，構(gòu)成規(guī)則庫：小前提是一個模糊判斷句，又稱事實。(3)、 解模糊解模糊是將模糊推理后得到的模糊集轉(zhuǎn)換為用作控制的數(shù)字值的過程。常用的方法有最大隸屬度法、加權(quán)平均法和重心法。uzyxe+r－MCU K1量化控制表K3控制對象d/dtK2量化圖42 模糊控制框圖目前，實用模糊邏輯控制常用的方法有查表法和軟件模糊推理等。軟件模糊推理的模糊化、模糊推理和模糊判決三個過程都用軟件來實現(xiàn)。. 參數(shù)標識煮飯模糊控制器包括飯量的模糊推理，溫度的模糊控制量部分，為了便于接下來的模糊控制設(shè)計，故列出一系列相關(guān)標識量。模糊電飯煲實行模糊控制的關(guān)鍵是煮飯量的模糊測定，這一工作是在吸水階段進行的。米量的區(qū)分以電飯煲產(chǎn)品附帶的量杯為單位。這樣，米量模糊控制器就可以看成輸入量為時間Trx,輸出量為米量Q的一維模糊控制器。通過米量Q的值來判斷煮飯時各時間段的合理時間區(qū)間，得到相應飯量的煮飯最佳曲線，表格中Trx為時間段，比如美的FS460的精煮功能，Trx的值在0～539。Trx的值在539。10時間段內(nèi)，得到的Q值為1,依次類推，表中列出各個時間段的上限值。00～539。400~539。00~439。20～739。002~839。30~639。50～1039。304~1039。50~939。00～1239。506~1239。20~1139。00～2039。005杯以上8. 加熱功率的模糊控制通過以上米量的模糊推算，我們就可根據(jù)判定值Q來推斷主加熱盤應該用何種加熱模式來進行炊煮過程，這里利用加熱時間占空比參數(shù)TP來替代PW，通過改變TP從而改變加熱盤的加熱功率PW這里取32s一個周期，通過調(diào)節(jié)這32s中主加熱盤的通斷來控制加熱功率PW，在保證可以實現(xiàn)最佳加熱曲線的前提下，以簡化算法，易于實現(xiàn)為原則，按下表42可根據(jù)Q值推算TP的值。 副加熱盤的模糊控制經(jīng)過先前的米量推算后，得到應選用的煮飯模式，從而開始進行煮飯溫度的模糊控制，這種控制主要的實施器件是與加熱盤串連的可控硅，通過控制其導通時間來實現(xiàn)對溫度的控制[21]，具體方法：(1)、 根據(jù)鍋身溫度傳感器傳給單片機的實時的溫度信號，再對比同一時間最佳煮飯曲線所對應的溫度值，得到傳感器現(xiàn)測溫度信號與預設(shè)溫度之間的誤差值E以及誤差值變化率△E，誤差E的范圍規(guī)定我177。(2)、 分別對E和△E進行量化，并描述其隸屬度，列出隸屬度表，制定模糊控制規(guī)則表。(4)、 用所求得的輸出模糊集合進行清晰化計算（用加權(quán)平均法）得到清晰的控制量。. 輸入輸出的量化對實際輸入量，第一步首先需要進行尺度變換，將其變換到要求的論域范圍。表44表示了偏差值E、偏差變化率△E的連續(xù)域的量化。表44 誤差值E的量化和誤差變化率△E的量化E量化等級變化范圍 /℃△E量化等級變化范圍 /s 6＞ 6＞ 5( ～] 5( ～ ] 4( ～ ] 4( ～ ] 3( ～ ] 3( ～ ] 2（ ～ ] 2( ～ ] 1（ ～ ] 1（ ～ ] 0( ～ ] 0( ～ ]1( ～ ]1( ～ ]2( ～ ]2( ～ ]3( ～ ]3( ～ ]4( ～ ]4( ～ ]5（ ～ ]5( ～ ]6＜6＜. 知識庫與規(guī)則庫根據(jù)量化后的E39。作為模糊推理的輸入條件，Z作為其模糊輸出，E39。和Z的模糊子集合的劃分如下所示。)={NB(負大),NM(負中),NS(負小),NZ(負零),PZ(正零),PS(正小),PM(正中),PB(正大)}T(△E39。高斯型隸屬度函數(shù)公式： （4）其中c為頂點值，為圖形寬度。表45 E39。654