单片机模糊控制在电饭煲中得应用
基于单片机的电饭煲设计
控制系统综合实训报告学院计算机与控制工程学院专业班级自动化115学生姓名马洪星指导教师朱玲成绩单片机在智能电饭煲控制系统中的应用摘要随着新科技时代的到来，越来越多的新型智能化家电融入了我们的生活。
而电饭煲作为与人们生活息息相关的家电，其功能也向着智能化的方向发展。
本文基于单片微处理器PICl6F872研制成功了YZ系列微电脑电饭煲智能控制器，阐述了工作原理，并给出了硬件电路。
精度高、稳定性高、易操作是本系统的重要特性，中断嵌套是设计软件的难点，温度控制是本系统的重点。
关键词 PIC单片机智能电饭煲硬件分析YZ系列微机电脑电饭煲系统，是应用美国著名芯片Microchip公司合作开发的新一代模糊、逻辑控制智能电饭煲。
采用日本National模糊控制技术原理，能自动根据米饭量的多少。
利用“煮饭专家”的工艺技术，对吸水、加热、沸腾、焖饭、膨胀、保温等六个阶段的工艺自动进行火力调节，从而煮出比一般电脑电饭煲更加松软可口的米饭同时拥有快速煮饭、精确煮饭、一小时粥汤、二小时粥汤、三小时粥汤保温以及预约定时煮饭等功能。
本系统硬件结构简单，运行稳定可靠，软硬兼备，具有完善的控制功能和抗干扰能力。
一、工作电气图图1工作电气图二、工作原理YZ系列微机电脑电饭煲控制器电路包括如下几个部分：单片机，电源及稳压电路，键盘输入电路，蜂鸣报警电路，LED显示电路，温度检测电路及加热控制电路。
其中单片机控制采用PICl6F872封装，它能满足电饭煲的控制需要。
电源及稳压电路由高压器、整流电路和稳压电路组成；键盘输入电路由K1、R13、K2、R14组成；即在A／D输入端键入键盘信号，蜂鸣报警电路由晶体管Q2、SP1及电阻R12组成；LED显示电路由两部分组成。
一部分是7段数码管用于显示预置定时时问，另一部分是6个LED指示灯，用于显示煮饭、快煮、l小时粥汤、2小时粥汤、3小时粥汤及保温。
温度检测电路十分简单，由偏置电阻R10、R1l 和热敏电阻RT1、KT2组成。
模糊单片机控制电饭煲.(肖凡制作1588)
模糊单片机控制电饭煲摘要：介绍用新型HT46R47型单片机和模糊控制技术实现的电饭煲。
他具有电路简单、成本低廉、节省能源、安全可靠目前，市场上的电饭煲大部分采用固定功率的方式加热，能源利用率低、功能单一，难以满足人们的日益增长的生活需求。
开发功能齐全、成本低廉、节省能源、安全可靠的微电脑电饭煲，是非常有必要的。
系统选用以低成本、功耗小、性能良好的8位A／D型HT46R47单片机为控制核心的控制电路。
引脚如图1所示。
他的主要特性如下：·工作电压：fSYS＝4MHz：2．2～5．5V；·13位双向输入／输出口；·8位带溢出中断的可编程定时／计数器，具有7级预分频器；·石英晶体或RC振荡器；·看门狗定时器；·2048×14位的程序存储器PROM；·64×8位的数据存储器RAM；·在VDD＝5V且系统时钟为8MHz时，指令时钟为0．5μs；·四通道9位的A／D转换器；·指令执行时间皆为1或2个指令周期低电压复位功能。
关键词：单片机；模糊逻辑；电路设计；抗干扰；温度采样；电饭煲Fuzzy control electric cookerAbstract：Introduction of new type HT46R47single-chip microcomputer and fuzzy control technology to realize the electric rice cooker.He has the advantages of simple circuit,low cost,energy saving,safety and reliability.Single chip microcomputer;fuzzy logic;circuit design;interference;temperature sampling; electric cookerAt present,the market of electric cooker used most of fixed power heating,low energy efficiency,single function,difficult to meet people's growing demand for life. Development of complete function,low cost,energy saving,safe and reliable computer electric cooker,is very necessary.System selection with low cost,low power consumption,high performance8bit A/D HT46R47single-chip microcomputer to control the core control circuit.Pin as shown in figure1.His main characteristics are as follows:Working voltage,:fSYS=4MHz:2.2~5.5V;,13bidirectional input/output port;In8,with overflow interrupt the programmable timer/counter,with7prescaler; Quartz crystal oscillator,or RC;,the watchdog timer;"2048x14bit program memory PROM;"64x8bit data memory RAM;In VDD=5V and system clock for8MHz,0.5s instruction clock;In four,channel9bit A/D converter;Keywords：Single chip microcomputer fuzzy logic circuit design interference temperature sampling electric cooker目录模糊单片机控制电饭煲 (1)Fuzzy control electric cooker (2)前言 (4)第一章单片机的工作原理 (5)1.1特殊功能寄存器（SFR） (5)1.2程序状态字寄存器（PSW） (6)1.3MCS-51单片机存储结构 (7)第二章模糊电饭锅的工作原理 (8)2.1吸水阶段 (8)2.2加热阶段 (9)2.3沸腾阶段 (9)2.4焖饭阶段 (9)2.5膨胀阶段 (9)2.6保温阶段 (9)第三章电饭锅模糊控制器的设计 (10)3.1.模糊电饭锅的基本功能 (10)3.2模糊控制的硬件设置 (10)3.2.1.电源电路 (11)3.2.2.检测信号的电路 (11)3.2.3.显示电路 (12)3.2.4.加热控制电路 (12)3.3.模糊控制的软件设计 (12)3.3.1系统初始化 (12)3.3.2参数设定 (12)3.3.3.工艺推理及过程控制 (13)第四章模糊控制算法 (15)4.1模糊控制的基本原理 (15)4.2米量的模糊推理 (16)4.3加热功率的模糊推理 (18)4.4工艺过程控制 (20)参考文献 (22)致谢 (23)前言系统选用以低成本、功耗小、性能良好的220v8位A／D型HT46R47单片机为控制核心的控制电路。
单片机模糊控制在电饭煲中的应用
单片机模糊控制在电饭煲中的应用何健雄1,廖炯锋2(11新会区职业介绍服务中心 广东江门 529100;21中山市津威电子有限公司 广东中山 528400)摘 要:介绍用新型H T 46R 47型单片机和模糊控制技术实现的电饭煲。
他具有电路简单、成本低廉、节省能源、安全可靠等特点。
关键词:单片机;模糊逻辑;电路设计;抗干扰;温度采样;电饭煲中图分类号:T P 36811 文献标识码:B 文章编号:1004373X (2003)1304703Appl ica tion of M CU Fuzzy L og ic i n Electr ic CookerH E J ianx i ong 1,L I AO J i ongfeng 2(11X inhui Emp l oy m ent Sevince Center,J iang m en,529100,Ch ina;21Zhongshan J inw ei E lectronics Co 1L td 1,Zhongshan,528400,Ch ina )Abstract :P resen ts that the electric cooker is m ade of a new typeM CU of H T 46R 47and u ses the techno logy of fuzzy logic 1T he cooker is si m p le in circu it design ,and it is low co st ,pow er saving and safety 1Keywords :M CU ;fuzzy logic ;circu it design ;an ti jamm ing ;temperatu re samp ling ;electric cooker收稿日期:20030509 目前,市场上的电饭煲大部分采用固定功率的方式加热,能源利用率低、功能单一,难以满足人们的日益增长的生活需求。
分析单片机远程控制电饭锅
分析单片机远程控制电饭锅作者：陈焕仪来源：《科学与财富》2019年第21期摘要：随着现在网络技术的发展，也带动了物联网和软件技术的应用，各行各业现在也都想有闪光点。
就拿电饭锅来说，现在轻松方便的煮饭方式越来越受到人们的青睐，智能、环保、节能型高端电饭锅也将会成为未来备受瞩目的商品以前的电饭锅温度控制是通过磁钢来完成的，人们控制起来也是十分简单的。
我们现在研究出一种新型的电饭锅就是可远程控制的全自动智能电饭锅，这种电饭锅也将会成为未来发展的方向，这篇文章我们会通过电磁阀控制电路和继电器控制电路对电饭锅进行远程控制，使其具有自动加水、精确控制加水量等特點。
关键词：单片机；电饭锅；远程控制；物联网；前言：我们现在商场里的电饭锅大部分都不是很智能，最奢侈的就是有一个预约做饭的功能，但还是不具备可控制性，还是有很多的地方需要修改。
而且预约的时候还需要提前将米泡在水里，这样还影响了饭的质量。
现在市场上也有许多智能电饭煲，但很少有自动加水、控制加水量、远程控制的功能本作品所需元器件少，制作起来简单，性能稳定，成本低，成品之后是一件性价比颇高的智能家电，非常贴近生活。
1.远程控制电饭锅的概况1.1单片机搭载物联网模块的基本构成利用单片机远程控制电饭锅，是充分的利用了单片机的硬件核心，远程单片机控制的电饭锅和电话电饭锅的区别就是在操作系统中采用了TCP/IP协议。
而且它也具备蓝牙协议的无线连接接口，并且以家用计算机为工具，采用Jini蓝牙技术，利用远程控制软件技术，实现真正的自动控制煮饭。
在某种程度上，真正的解放劳动人民的双手，解放厨房部分劳务。
远程电饭锅装置主要是由远程单片机电饭锅，远程蓝牙控制通讯接口模块、单片机、远程服务器、传感器、水计量器，米计量器等部分组成。
我们在物联网当中储存了几百种煮饭和烹饪的曲线，而且还可以进行升级处理，使智能远程电饭锅做到真正的人工智能，使我们的生活更加方便。
让电饭锅适时的，自己按需要的量加米加水完成煮饭和烹饪的动作，做到真正的人性化处理。
单片机在电饭锅上的应用课程设计
目录引言 (2)1 电饭锅的原理与结构 (3)2 MCS─51单片机在电饭锅上的应用 (6)3 程序设计 (12)6 结束语 (20)参考文献 (20)附录Ⅰ：电路原理接线图 (21)引言电饭锅是一种能够进行蒸、煮、炖、煨、焖等多种加工的现代化炊具。
它不但能够把食物做熟，而且能够保温，使用起来清洁卫生，没有污染，省时省力，是家务劳动现代化不可缺少的用具之一。
随着科技、经济的发展，人们生活水平的不断提高，工作生活节奏亦加快，延时预制食品也成了人们日常工作生活中的需要。
目前，己有的智能电子电饭锅在做饭/粥时，是将米和水同时放入锅中，接通电饭锅的电源后，电饭锅即自动进入做饭/粥程序，当做饭/粥完成后，电饭锅即进入保温状态。
这就需要我们用智能程序控制电饭锅的煮饭保温时间，本设计主要介绍MSC-51系列单片机在电饭锅的应用及程序。
本次设计过程中借鉴的一些智能家电书和设计手册，吸收书中自己本没掌握的知识，并得到徐祖华、肖金凤老师的悉心帮助。
对此深表谢忱。
1、电饭锅的原理及结构电饭锅的原理电饭锅是利用发热板，在铝质锅的底部煮饭。
发热板内藏电热线，这电热线是由自动开关控制，发热板的中央有一圆孔，孔内有一感温软磁，它借着弹簧向上顶贴着锅底。
这是一种纯铁氧体。
它在100℃或以下时，可以被永久磁铁吸引。
但当升至103℃时，则失去磁性，不再受永久磁铁吸引。
当按下开关按键，开关横杆把磁铁向上顶贴着感温软磁；这时，发热线接通，开始加热。
当锅内的饭沸腾后，锅内的水就渐渐减少，当水开始蒸干，锅内的温度就由100℃上升。
当升至103℃时，感温软磁就不受磁铁吸引，开关的杠杆因弹簧的弹力及本身的重力而下降，压使接触点分开，发热线就断电，同时，接通另一保温电路，保持饭的温度在70℃左右。
智能电饭煲主要由电源部分和控制电路组成，主控电路与热敏电阻形成反馈回路，主控电路实现两种功能，一是采集热敏电阻反馈回来的温度值，二是依据用户选用的工作方式，对继电器的工作方式的改变来对电热盘加热的控制。
模糊控制电饭煲设计
模糊控制电饭煲摘要：本文通过研究科学的煮饭时间控制要求，采用调制PWM占空比控制改变加热功率的方法实现对温度系统的模糊控制。
关键词：电饭煲模糊控制单片机PWM模糊电饭煲与传统的电饭煲相比具有许多优越性。
首先，它能根据锅内的米量、水量按要求选择最佳方式，从而做出合适的控制对策，这样既省电，煮出的米饭又松软可口。
本文重点介绍何将模糊逻辑应用于电饭煲的温度控制过程以及具体实现方法。
1、米饭的烹饪过程分析要想做出松软香滑的米饭，必须掌握加热对象的性质以及详细的加热过程，只有这样，才能够将大米中不易溶于水且难以消化的β淀粉转变为易溶于水、易于消化的α淀粉。
经过大量的实验发现，要想达到理想的米饭效果，须要经过吸水、升温、沸腾、焗饭、保温5个阶段。
在整个烧饭过程中，各阶段的持续时间不同，锅内温度的变化规律也各不相同，如图1所示。
下面详细介绍米饭的几个烹饪过程。
1).吸水过程一般情况下，大米本身含有14%的水分，在大功率加热升温之前，小功率低温使米的含水率达到25%左右，可使米粒内部均匀受热，从而使之烧成柔软鼓胀状。
但是，一旦水温超过60℃，米中含有的β淀粉开始转化为α淀粉，米将变成糊状。
因此，必须控制水温在60℃以下，通常使水温保持在35℃左右来完成理想的吸水过程。
模糊推论的第1任务就是要确定吸水时间的长短。
2).快速升温过程把已吸足水分的米采用大功率进行加热，使水温较快地升到沸点，但是速度要适当，通过对不同升温过程下的米饭进行α化，并还原糖量、硬度、粘着力、色泽等综合分析后发现，温度上升时间大约保持10min左右时，烧出的米饭综合效果最佳。
这是模糊控制电饭煲要解决的第2个重要问题。
3).沸腾阶段在水温达到沸腾状态之后，采取小功率加热保持沸腾，促使米粒中的R 淀粉变为a淀粉，同时锅中的水分不断被米粒吸收或蒸发掉。
当达到断电温度时停止加热，使米粒的水分较少，保证米粒颗粒均匀，色泽感强。
实验结果表明，沸腾时间在20min左右以及合理的断电温度是影响米饭质量的又一个重要因素。
利用模糊控制技术改善电器性能的研究
温差变化率的变化区间也设定为【_6，+6l ，其基本论域为EC={ 一6，
一 5，一4 ，一3 ，一 2，一 1， O ， +1 ，+2， +3，十 4， +5 ，+6}，采用 N B 、
N M 、N S、0、PS、PM 、PB 7 个模糊量 描述。设定 模糊决策 C 在 区间
f - 7， +刁上变化，可以得到模糊决策C的论域 C ={一 7，一6 ，一 5 ，一 4， 一3 ，一2，一I ，0，+1 ，+2 ，+3 ，+4 ，+5 ，+6 ，+7} ，也用N B、N M 、 N S、0、 PS 、 PM 、PB 7个模糊量描述。
一6
表3 模蝴控制查i 礁
△ Ecr ‘r ] r 1 广鼍广— r _1 =r _ =矿．F 矿’厂 1r 1 丁—习—干5 —而
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至 9小茶杯，把输入变量量化为论域 T={～ 3，一 2，一1 ，0 ，1 ， 2， 3f ， 输出变量曩化为论域 Q ={ 一 2，一1 ， O ， 1， 2}。这两组基本论域分 g Ⅱ选 三个模糊子集T1、 T 2、 T 3 和Q1 、Q^Q3 ，表1 是变量T和Q的赋值表。 模糊推理规则为| f T1t henQ l 、i f T2t henQ 2 、i fT3t he nQ3，可计算模糊
实际工作中，多数系统极其复杂，难以确定其控制过程的传送函数或状
模糊控制在电饭锅中的应用
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模糊控制技术的应用
(3)模糊控制规则的建立 通过对人们控制经验 的总结，得到了有关的温度控制规则表 :
(4) 模糊控制响应表的获取 为了节省内存，提 高运行速度，通过一系列的模糊运算得到了一 个模糊控制响应表
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模糊控制技术的应用
模糊控制响应表
(5)模糊控制算法的实现 微机(单片机)实时采 集当前的实际锅底温度，可以求得湿度差和速 度差。根据E和SE查模糊控制表可以确定周波 数的变化率，通过控制负载上的平均功率来达 到调节温度的目的。
0 d
锅 顶 传 感 器
室温Tr
模糊控制技术的应用
关于模糊推理法则的例子，假设室温为一定值 ,比如：初期水温为“普通”，温度变化为 “小”，则饭量为Ql。
初期水温和温度变化的隶属度函数分别定义
饭量的隶属度函数定义
10
模糊控制技术的应用
一般情况下，第i个法则的适合度(μ)，在隶属 函数为fij，输入为xij时，可设定为 i min f ij , ( x ij )
模糊控制技术的应用
3 模糊控制的实施过程
(1)模糊控制系统的结构图 第二阶段(升温过程)采用模糊控制方式，使温 度在10min内逼近期望温度曲线，因此，设定 输入信号是一条随时间的增加、温度按一定斜 率上升的曲线。模糊控制器的输入变量为温度 差和速度差，输出变量是负载通电的周波数变 化量(50Hz，一个周期为20ms)。当负载实际通 电的周波数发生变化时，通过负载的电流也将 改变，电热器产生的热量也随之而变。
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模糊控制电饭锅
模糊电饭锅是一种多功能家用烹任器具，与传 统的电饭锅相比具有许多优越性。 能自动地判定饭量、水/米比等信息，从而做 出合适的控制决策，达到省时、省电的目的; 煮出来的米饭颗粒均匀，富有光泽，口感好， 可提高人的食欲，营养价值高，便于人体吸收 外形美观，功能多，操作使用安全、方便。 模糊控制电饭锅会成为未来电饭锅的新的发展 方向
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单片机模糊控制在电饭煲中的应用
摘要：介绍用新型HT46R47型单片机和模糊控制技术实现的电饭煲。
他具有电路简单、成本低廉、节省能源、安全可靠等特点。
<--摘
关键词：单片机；模糊逻辑；电路设计；抗干扰；温度采样；电饭煲
目前，市场上的电饭煲大部分采用固定功率的方式加热，能源利用率低、功能单一，难以满足人们的日益增长的生活需求。
开发功能齐全、成本低廉、节省能源、安全可靠的微电脑电饭煲，是非常有必要的。
1 电饭煲的工作原理及硬件组成
系统选用以低成本、功耗小、性能良好的8位A／D型HT46R47单片机为控制核心的控制电路。
引脚如图1所示。
他的主要特性如下：
·工作电压：f SYS＝4 MHz：2．2～5．5 V；
·13位双向输入／输出口；
·8位带溢出中断的可编程定时／计数器，具有7级预分频器；
·石英晶体或RC振荡器；
·看门狗定时器；
·2 048×14位的程序存储器PROM；
·64×8位的数据存储器RAM；
·在V DD＝5 V且系统时钟为8 MHz时，指令时钟为0．5μs；
·四通道9位的A／D转换器；
·指令执行时间皆为1或2个指令周期低电压复位功能。
1．1 工作原理
电饭煲的工作原理如图2所示。
通电后，系统进入待机状态，此时系统可接收用户的功能选择，用户所选功能通过显示电路显示出来，当用户按下确定键时，MCU开始对温度进行监测，对
各种功能进行相应的加热控制，直至功能结束时，发出声音报警提示。
1．2 硬件电路设计
（1）MCU
MCU是电饭煲的核心部分，完成数据采集、输入、处理、输出、显示等功能。
（2）测温元件数的热敏电阻。
由于热敏电阻值的变化与温度的变化是非线性关系，为了提高温度的测量分辨率和系统的抗干扰性能，设计电路如图3所示。
图3中，R t是负温度系数的热敏电阻；与R1并联后的阻值与温度的变化接近线性关系，提高分辨率；R2起分压作用；O点为测量点：当温度变化时，R t阻值发生变化，O点的电压也跟随变化，测量O点则可测量出温度的变化；C1是防止干扰引起O点的电压突变。
（3）加热执行电路
MCU通过PB1输出方波控制信号，通过电容偶合、整流后送到三极管的B极，放大后驱动继电器工作。
这样有方波输出时，继电器接通发热盘电源，没有方波输出时，则断开发热盘电源。
而方波信号是MCU正常工作时才可输出，当单片机死机时，就不可能输出。
也就是说，当单片机受到严重干扰死机时，PB1不可能输出方波，发热盘的电源会自动断开。
这样就可确保系统的安全性。
（4）声音报警电路
MCU通过PD0口输出方波信号，通过三极管放大，驱动交流翁鸣器发出声音报警。
（5）显示按键复用电路
显示电路用分时扫描方式输出，3个公共口7个显示段，形式3×7显示输出。
按键复用7个显示段中的4个。
当扫描按键时，将全部显示关掉，并把以按键相联的I／O口设置为输入口，当扫描结束后，再改为输出口。
（6）时钟电源电路为MCU产生必要的工作条件，用于提供MCU工作所需要的时钟和电源。
2 软件设计
模糊控制的软件流程如图4所示。
在图4中，t1，t2，t3，t01，t02是时间参数，要根据电饭锅的不同功率进行设定，其中t01＜t02。
在典型的750 W电饭锅应用中取值如下：
t1＝2 min，t2＝30 s，t3＝5 min，
t01＝4 min，t02＝8 min主要步骤说明如下：
（1）通电加热后，采用全功率加热至60℃，进入（a）。
（2）（a）阶段：记录加热电饭锅胆从60～70℃所需时间t，t是与锅内米和水的质量成正比的；
（3）（b）阶段：以t1为时间单位，测量起止温度T1，T2当T1＝T2时为沸腾状态；
（4）（c）阶段：根据（a）测米量所得到的时间t，和设定的参数t01，t02做比较，选择适当的加热功率进行加热；
（5）以t2为时间单位，测量起止温度T1，T2，当T1＝T2时为水干状态，停止加热；
（6）用余热加热米钣t3时间，最后饭熟报警提示。
3结语
由于电饭锅采用了模糊逻辑控制，模仿人的思维方式，又结合准确的条件判断，使这种电饭锅即使在不同的海拨高度（有不同的沸点），也能准确地检测到电饭煲内水的沸腾，能做到永不溢出；由于采用模糊逻辑，能准确检测到电饭煲内的水是否已烧干，准确地切断加热的电源，使得煮出的米饭松软、不烧焦。
在模糊逻辑的基础上，再加上时间控制，就使这种模糊控制电饭煲具有的预约定时煮饭、煲汤、煲粥等功能。
另外这种电饭锅电路设计精简可靠，所有控制电路硬件成本只需十多元。
目前，我们设计的这种控制电路已被许多厂家采用，并进行了大批量的生产。
这种单片机模糊控制技术在电饭煲中的广泛应用，对改善人们的生活，将会有深远的影响。