电饭煲单片机智能控制系统设计

电饭煲单片机智能控制系统设计
电饭煲单片机智能控制系统设计

电饭煲单片机智能控制系统设计

景德镇陶瓷学院

本科生毕业设计(论文)

中文题目:电饭煲单片机智能控制系统

英文题目:Intelligent Rice Cooker SCM Control System

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论文(设计)作者签名:日期:年月日

指导教师签名:日期:年月日

摘要

随着人们生活水平的提高,用微电脑控制的模糊电饭煲已经逐渐走入人们的日常生活。本课题从实际工程出发,对基于模糊技术的电饭煲控制系统设计和应用进行了深入的研究。

电饭煲是一种典型的模糊对象,其特性随着其装载物的量和种类的不同而大大不同,而煮饭功能则是电饭煲的主要功能,同时也是衡量电饭煲控制系统优劣的关键功能,因此,本文在控制系统的软件设计方面重点研究了电饭煲的煮饭功能。准确地判断出米量是电饭煲能够实现最佳控制效果的重要保障。所以,本文着重讨论了在电饭煲煮饭过程中,如何利用模糊推理法进行米量的判断。首先通过大量的前期实验和测试,在具体了解米量的大小给系统的状态带来的影响的基础上,选用合适的输入变量用“试错法”设计了一种二维的模糊推理机,并详细讨论了其推理过程。

本文实际设计和实现了一种模糊电饭煲控制器。在系统硬件方面,讨论了模糊电饭煲控制系统的硬件结构。在软件方面,研究了模糊电饭煲控制系统的软件控制流程并给出其流程图,同时重点介绍了根据推理结果设计的米量判断程序的流程。

最后,本文针对模糊电饭煲设计和开发过程中参数调整的复杂性问题,提出了一种基于模糊电饭煲参数调整的专家系统。由于在参数调整的过程中同样是利用了煮饭专家的经验,而这些经验是有规律可循的,可以用思路清晰的程序语言表达。

关键词: 电饭煲;模糊推理;试错法;专家系统

ABSTRACT

With the living quality improved, the micro-computer controlled electrical cookers are getting more and more popular. For practical uses, the design and application of a electrical cooker control system based on fuzzy control technology is studied, which aims at am or e effective control strategy.

This paper is mainly about the design of a kind of typical fuzzy object 一electrical cooker, whose characteristics not only varies with the quantity of stuff in it but also varies with what kind of stuff it is. As the result to estimate the amount of rice in round is crucial for control strategy. This paper discusses how to judge the amount of rice in the cooker if the electrical cooker is cooking rice. The differences generated by the amount of rice are found out by lots of tests. Two appropriate variables are selected as the input of the fuzzy reasoning machine to judge the amount of rice and the method "try and error" is applied. Details of the procedures of reasoning are displayed.

The controller of the system of the fuzzy controlled electrical cooker is set up. Both the hardware and the software are described in the paper. The main structure of the hardware is described in detail and for each parts, a sort of popular circuit module is shown. The main software flowchart is show to analysis how the cooker works. What's more, procedure of getting the quantity of rice by reasoning is contrived and the main flowchart is shown.

With all of these done, the design of aking of fuzzy cooker is still so complicated and hard, so an ES is brought forward in the last chapter to use computers instead of engineers to do the "try and error" thing. The ES is established on the experience of the skilled electrical cooker engineers, which is complicated but well-regulated and could be writen into programs.

Keywords : electrical cooker; fuzzy control; try and error; expert system

目录

第1章绪论 (3)

1.1研究的目的和意义 (3)

1.2国内外在模糊控制方面的研究及分析 (3)

1.2.1国外在模糊控制方面的研究现状 (3)

1.2.2国内在模糊控制方面的状况分析 (2)

1.3国内外在模糊家电方面的状况分析及发展展望 (2)

1.4主要研究内容 (3)

第2章电饭煲的模糊控制器设计 (4)

2.1引言 (4)

2.2模糊电饭煲的工作过程 (4)

2.3模糊控制的基本思想 (5)

2.3.1炊饭量的模糊推理 (6)

2.3.2二维模糊推理机的设计 (8)

2.3.3输入变量的选取 (9)

2.3.4模糊控制规则的语言描述 (12)

2.3.5加热功率的模糊控制 (14)

第3章电饭煲控制系统的设计 (16)

3.1系统的总体控制方案设计 (16)

3.2电饭煲硬件系统构成 (16)

3.3电饭煲控制的硬件电路设计 (18)

3.4电饭煲控制系统的软件设计 (21)

3.4.1煮饭工作过程的软件设计 (22)

3.4.2米量模糊推理机算法流程设计 (23)

第4章基于模糊专家系统电饭煲控制的设计 (28)

4.1引言 (28)

4.2模糊专家系统电饭煲控制的设计 (28)

4.3模糊专家系统电饭煲控制的结构 (29)

4.4系统工作原理 (31)

结论 (33)

经济分析报告 (35)

致谢 (36)

参考文献 (37)

附录A (39)

附录B (40)

第1章绪论

1.1研究的目的和意义

在科学技术进步、日新月异的今天,节能、高效、环保的观念逐渐深入人心,人们对家电智能化的要求也越来越高。本文研究的一种模糊控制的微电脑电饭煲正是智能化家电的典型代表。基于模糊控制的电饭煲能够判断出米量的大小,并对不同的米量选择不同的加热方案,因此不但控制效果好,而且高效、节能。微电脑控制的电饭煲还可以实现预约、记忆等功能,大大方便了人们的生活。

本文从实际工程出发,对模糊控制的微电脑电饭煲进行了深入的研究,主要讨论了一种准确判断米量的方法,真正实现了电饭煲的模糊控制。这对电饭煲控制程序的研究将是很有意义的,将使之在高效、节能方面做得更好。

1.2国内外在模糊控制方面的研究及分析

1.2.1国外在模糊控制方面的研究现状

自从1965年美国的控制论专家L.A.Zadeh教授创立了模糊集合论以来,将模糊集合理论运用于自动控制而形成的模糊控制理论,在近年来得到了迅速的发展。模糊控制作为智能领域中最具有实际意义的一种控制方法,已经在工业控制领域,家用电器自动化领域和其他很多行业中解决了传统控制方法无法或者是难以解决的问题,取得了令人瞩目的成效。已经引起了越来越多的控制理论的研究人员和相关领域的广大工程技术人员的极大兴趣。随着计算机及其相关技术的发展,模糊控制也由最初的经典模糊控制发展到自适应模糊控制、专家模糊控制和基于神经网络的自学习模糊控制。其实现方式也由最初在微型机(单片机)上用软件方法实现发展到应用模糊控制开发出模糊计算机进行直接控制。但是我们也应该看到,模糊控制的理论和应用虽然已经取得了很大的进展,但是就目前的状况来看,尚缺乏重大的突破,因此模糊控制无论在理论和应用上都有待于进一步的深入研究和探讨。

目前,最令模糊控制专家们感兴趣的是模糊逻辑同神经网络算法的结合。神经网络在知识的获取方面表现卓越,它能够生成无须明确表现知识的规则和具有强大的自学习能力。而模糊技术的优点在于可以用模糊性的自然语言表现知识,和可以用简单的max-min运算实现知识的推理,但在知识的获取方面十

分脆弱。模糊逻辑同神经网络算法互相结合,取长补短,可以通过学习自动地进行模糊规则的产生和修改,从而在智能控制方面产生强大的威力。

1.2.2国内发展状况分析

在我国,模糊控制技术的研究起步较晚,近年来,随着模糊家用电器的兴起,模糊控制在各个领域的应用获得了飞速的发展,同时培养了一大批进行模糊控制研究的优秀人才。但总的来说,在我国,模糊控制的应用水平落后于模糊控制理论方面的研究。这主要是因为研究者常常把模糊控制器的设计分成几个独立的部分来进行,如隶属度函数的确定,规则的获取,控制器的合成等。这样做的好处是把问题简单化,便于初学者上手,快速进行问题的分析和解决。但是这样做带来的问题是很难对设计好的系统进行理论分析和设计优化。当然,在我国,也有一批学者走在了模糊控制理论研究的前列。如,作为模糊论的创始人L.A. Zadeh的学生,香港科技大学的王立新教授,在模糊系统与模糊控制理论领域做出了很大贡献,给模糊系统与模糊控制理论带来了三个突破,具体是:

(1)证明了一类模糊系统是万能逼近器;

(2)发明了Wang-Mendel方法,实现从数据中获取模糊规则;

(3)提出了一种能够确保稳定的自适应模糊控制器的设计方法。

1.3国内外在模糊家电方面的状况分析及发展展望

在智能家电的研究方面,日本走在世界的前面。资料统计表明,目前日本家用电器的单片机使用率在85%--94%之间,其中使用模糊控制的家电产品约占50%。日本甚至在几乎所有的模糊控制应用领域都在世界上领先。日本在九十年代初期就有模糊家电问世,而那时我国的模糊家电尚未起步。现在,在家电控制器中应用模糊控制在我国受到普遍重视。由于我国家电行业的飞速发展,模糊家电在我国大有可为。

目前看来,模糊家电的发展有三大发展动向:

(1)进一步扩大传感器的组合利用多个传感器的功能组合可以不断改进家电的控制技术,而对多个量采样后再进行综合判断正是模糊家电之所长。

(2)与AI(人工智能)和神经网络技术相结合如前所述,与AI(人工智能)和神经网络技术相结合将进一步提高模糊家电的智能化水平。

(3)模糊家电网络化随着网络经济的逐步发展,未来的家用电器必将改变目

前这种单机运作的模式,而具有与Internet网通信的能力。家用电器走网络化的道路,这也是当今家电产业发展的趋势之一。

1.4主要研究内容

本课题以单片机为主要手段,以电饭锅为控制对象,将模糊控制技术应用于电饭锅的开发方面,由于在电饭锅的模糊控制当中,许多前辈已经做了大量卓有成效的工作,即使在今天,模糊电饭锅在市场上也是比比皆是。本文在借鉴前人工作的基础上,研制出了一种模糊电饭煲控制系统,并重点研究了如下内容:

(1)在进行大量测试及实验之后,提出一种新的判断米量的方法,并取得良好的应用效果;

(2)研究了电饭煲硬件控制系统,重点研究了低成本化设计方法;

(3)根据新的米量判断方法,设计了相应的软件控制程序;

(4)提出一种基于模糊电饭锅参数整定的专家系统,以提高电饭锅设计开发的效率。

第2章电饭煲的模糊控制的设计

2.1引言

电饭锅作为一个模糊控制对象,其特性的影响因素是多方面的,如结构、材料、发热盘的形状、甚至是顶盖出气孔的大小对其吸热散热特性都有影响。当然,在电饭锅煮饭的过程中,米量的大小对其吸热散热特性的影响是最大的。米量的大小甚至影响到烹调的工艺过程。换句话说,电饭锅必须对不同的米量采取相应的不同的控制方案和工艺过程,才能达到期望中的效果。所以,在其它因素(如结构、材料、发热盘的形状、顶盖出气孔的大小等)一定的情况下,对米量进行模糊判断是决定控制效果好坏的关键.为了选取合适的输入量进行米量的判断,首先必须了解模糊电饭锅的煮饭工艺曲线.

2.2模糊电饭煲的工作过程

从煮饭专家的角度来看,米饭的成熟需要经过如下八个阶段:稳定、吸水、集中加热、落水、沸腾、间歇加热、炯饭和保温。在上述八个阶段中电饭锅底部温度曲线的变化过程如图2-1所示。

图2-1电饭煲底部温度曲线图

Fig.2-1The temperature curve of cooker

大量的实验研究表明,电饭煲中的米水混合物在经过下面的几个阶段后将能够最终成为无论硬度和戮度都令人满意的米饭。以下对各阶段进行简要介绍。

(1)稳定阶段这一阶段的目的是对开始煮饭时电饭锅的初始状态进行判定。开始煮饭时水和锅的状态并不一定是一致的,有可能是热锅冷水,或是热水冷锅。这一阶段就是采用记时等待的办法,等待大约3,4分钟的时间,使锅和水的状态达到一致,以便对初始的煮饭状态做出准确的判断。在稳定阶段结束的时候读出底部温度、顶部温度的值,值的高低,将对以后的过程产生不同的影响。

(2)吸水阶段大米在正常状态的含水量较低,吸水阶段的工作目的就是使大米的含水量升高,以便在加热阶段能够使大米的加热趋于均匀,热量透到大米的芯部,提高米饭的质量。这一阶段的水温应该低于55℃,否则会使大米中的淀粉a化,影响吸水的效果。

(3)集中加热阶段和落水阶段集中加热阶段是对锅进行全功率的加热,使锅底的温度迅速上升,但在米量较大的情况下,锅内上表面的水温远远低于锅底的温度.落水阶段就是停止加热使锅内上部的水和下部的水形成充分的对流,使锅内上下温度基本达到一致,所有的米都能均匀受热。在这个阶段中,大米继续吸收水分,并且在较高的温度下开始了淀粉的a化。

(4)沸腾阶段沸腾阶段使电饭锅内的温度保持在100℃的水平。这个过程使大米做深度吸水,并且在较高的温度下促使大米中的淀粉a化。大米充分吸水后,锅内的水进一步减少,锅底渐渐趋于干燥,当锅底的水分减少到一定程度,锅底温度就会迅速上升,这时沸腾过程结束。

(5)间歇加热和炯饭阶段炯饭阶段的目的就是使热量透到米饭的芯部,使之充分受热而内外质量趋于一致。也就是使米芯的淀粉a化。炯饭阶段还使大米外部的水分一部分深透入米芯,促使内部的成熟变化,另一部分蒸发掉。这样就使得整粒米饭内外一样。间歇加热的目的就是使锅内的温度达到炯饭的温度,当达到一定的温度时,停止加热或小功率加热,由饭锅利用余热对米饭进行热炯,炯饭结束后,米饭将完全成熟,无论硬度或薪度都令人满意。

(6)保温阶段保温阶段的目的是在人们尚未准备食用的情况下,将电饭锅中的米饭保持在72℃的水平。实验研究表明,这样的一条曲线作为温度控制的标准可以煮出质量优良的米饭。而这样一条曲线是机械式电饭锅不可能实现的,在电饭锅煮饭过程中实现这样一条曲线本身就是借鉴了煮饭专家的经验,模仿了人的行为,这本身就是智能化的,模糊化的。

2.3模糊控制的基本思想

模糊控制是一种计算机数字控制,所以其控制系统框架同一般的数字控制系统一样,只不过它的控制器是模糊控制器。模糊控制器的控制规律由程序实现,在实现的过程中要经过以下三个步骤:输入量的模糊化、模糊推理和输出量的解模糊。在模糊控制过程中,将测到的过程精确量转化为模糊量,再经过根据经验总结成的若干模糊规则和必要的模糊处理后,模糊判断系统根据输入的模糊信息按照控制规则和推理法则,做出模糊决策,然后输出解模糊后的控制量并作用于执行系统,完成控制动作,且这种动作是以精确量表现出来的。

(1)模糊化

模糊化是将模糊控制器输入量的确切值转换为相应模糊语言变量值的过程,此相应语言变量值均由对应的隶属度来定义。在实际应用中,常常选择三角形作为语言变量的隶属度曲线。在模糊化的过程中,一般利用最大隶属度原则,即在语言集中选择该元素对应的隶属度最大的语言变量,作为该项确切值的模糊子集。

(2)模糊推理

模糊推理包括三个组成部分:大前提、小前提和结论。大前提是多个模糊条件语句,构成规则库;小前提是一个模糊判断句,又称事实。模糊推理就是以已知的规则库和输入变量为依据,基于模糊变换推出新的模糊命题作为结论的过程。

(3)解模糊

解模糊是将模糊推理后得到的模糊集转换为用作控制的数字值的过程。它的目标是产生确切的控制动作,应该能够最好的反映出推理出的模糊控制动作分配的可能性。常用的方法有最大隶属度法、加权平均法和重心法。

目前,实用模糊逻辑控制常用的方法有查表法和软件模糊推理等。查表法是将输入的隶属度函数、模糊控制规则和输出隶属度函数都用表格来表示,从输入量的模糊化、模糊推理和模糊判决都通过查表来实现。软件模糊推理的模糊化、模糊推理和模糊判决三个过程都用软件来实现。对于本文研究的米量和加热功率模糊推理机来说,其推理过程是开环的,模糊推理机只包含输入量的模糊化、利用规则的模糊推理及输出量的解模糊,隶属度函数、模糊控制规则可以用表格来表示,模糊推理机的最终输出量为具体米量的值和加热功率的值。

2.3.1炊饭量的模糊推理

因为影响炊饭量检测的因素众多,所以不能采用称重传感器或其它直接测量的方法,而只能用温度传感器测出饭温信号,利用模糊推理,组成测定饭量的软传感器,最后通过模糊决策来判断米量的值。其结构框图如图2.5所示。

图2-2 饭量测量软传感器框图

通过实验和分析,发现几种有代表性的电饭煲均在预热段进行米量推理过程。但是,若在预热段对米量进行推理,会受到初始水温和环境温度的严重影响,而难以得到准确的判断。

实验表明,当米水经过吸水阶段之后,锅内温度处于60℃左右,在此基础上再进行加热和推理,能排除初始水温不一致的影响,因此,控制器采用在加热阶段来进行米量的推理是更为可行的选择方案。图2.3是在室温20℃下,采用DUT4000温度采集模块测量的电饭煲样品用标准煮饭模式炊煮3杯和10杯大米的温度曲线图,其中3杯、10杯表示米量的大小(每杯大米O.15Kg ),

a是3杯米底部温度曲线,b是10杯米底部温度曲线,c是3杯米顶部温度曲线,d是10杯米顶部温度曲线。

由图2.3可见,不同米量下的底部温度从60℃上升到100℃的时间差别并不是很大;从底部温度60℃加热到顶部温度60℃在不同米量下的时间差别却很显著,当米量少(3杯)时,底部加热产生的热量很容易从底部渗透到液面的顶部,产生对流,底部温度到达100℃时顶部温度为40℃;反之,当米量很大(10杯)时,热量很难从底部渗透到液面的顶部,底部温度到达100℃时顶部温度仅为30℃,从图2.3中还可以发现,当顶部温度在40℃到80℃之间的线性度比较好,而这个阶段对应着加热阶段的主上升期,所以,在加热阶段的主上升期来进行米量判断原则上比较合适。

图2.3实验用样品3、10杯大米温度曲线图

但通过研究发现,最终发现利用试错法对米量进行二维模糊控制来判断更为准确。

2.3.2二维模糊推理机的设计

模糊控制器的设计方法可以分为两类:试错法(trial-and-error approach)和理论法(theoretical approach)。在试错法中,首要任务是建立一个模糊IF-THEN规则集合,规则可以通过总结经验知识而得到,也可以通过精心组织的问卷向领域内专家请教而得到;然后,基于这些模糊IF-THEN规则建立模糊控制器;最后,在实际系统中检验模糊控制器,如果性能指标不满意,则对上述规则进行细微调整或通过反复用试错法进行再设计,直至效果达到指标要求为止。

用理论法进行设计,模糊控制器的结构和参数是以保证某一性能标准(如,稳定性)为设计原则的,显然,一种适合本文所述的模糊推理机的设计方法为试错法。其设计方法可以概括为以下三步:

(1)分析实际系统并选择状态变量和控制变量。状态变量应能描述系统关键特性,控制变量应该能够影响系统的状态。状态变量是模糊系统的输入,控制变量是模糊系统的输出。本质上说,这一步骤界定了模糊控制器的应用范围。

(2)推演连接状态变量与控制变量的模糊规则。本文所使用的IF-THEN规则是自我总结归纳的经验并以语言表达出来。

(3)将推演出的模糊IF-THEN规则组合成模糊系统,并检验此模糊系统作为控制器的闭环系统。机试运行带有模糊控制器的闭环系统,如果不满意其性能指标,则对其进行微调或再设计,并重复此过程,直至效果满意为止。

下面将对本文使用的,以试错法设计的米量模糊推理机的具体设计过程进行详细介绍。2.3.3输入变量的选取

从理论上来说,模糊控制器的维数越高,控制越精细。但是维数过高,模糊控制的规则将变得过于复杂,控制算法的实现相当困难。这也是人们普遍采用二维模糊控制器的原因。本文采用的同样为二维的模糊控制器,这也是出于对控制效果及计算量的综合考虑.输出量是米量的大小,输入量是底部温度达到100℃时的顶部温度的值Tbot100和底部从50℃上升到100℃的时间长度t100.之所以选取Tbot100和t100作为米量的判断量,是因为米量的差异对这两个量的影响最大。米量越大,t100越大而Tbot100越小。在实际测试过程中发现Tbot100的变化相对更为显著。图2-4为经过处理后的测试数据。

图2-4相同电压不同米量下顶、底温度图

图2-4中纵坐标为温度(单位为℃),横坐标为时间(单位为分钟)。10cup,5cup,2cup表示米量的大小,分别表示十杯、五杯、二杯。由图可见,不同米量下的温度从50℃上升到100℃的时间差别并不是很大;反倒是底部温度到达95℃时的顶部温度在不同米量下差别更为显著。当米量少时,底部加热产生的热量很容易从底部渗透到液面的顶部,米量为2杯米时,底部温度到达95℃时的顶部温度可高达80℃;反之,当米量很大时,热量很难从底部渗透到液面的顶部,底部温度到达95℃时,顶部温度甚至可能维持初始水温不变.可以单纯地选取了集中加热时间t100作为米量的判断量,但由于当底部加热丝功率很高时,不同的米量带来的温度从50℃上升到100℃的时间的差别会比较小,从而导致判断不准确;也可以单纯地选取Tbot100作为判断量,选择顶部温度作为判断量有其明显的优点,那就是分档值拉得很开(即其隶属度曲线可以相对很尖),在正常情况下判断准确,但顶盖温度容易受到初始水温的影响,同样导致判断不准确。因此,本文综合了集中加热时间t100和顶温Tbot100为判断依据,进行米量的推理。

如前所述,在米量的推理过程中使用了二维模糊推理机,模糊推理机的结构示意图如图2-5所示。

图2-5模糊推理机的结构示意图

Fig.2-5 The configuration of the fuzzy inference engine

其中,INPUT 1为顶温Tbot100, INPUT2为集中加热时间t100。本文所述的米量推理机是严格按照模糊控制器的试错法来设计的。下面将讲述其具体推理过程。

输入量和输出量的模糊语言描述顶部温度值Tbot100的大小分为六

档,语言描述为很高、较高、偏高、偏低、较低、很低,其对应的模糊子集为 {PB,PS, PO, NO, NS, NB}

量化为七个等级,则有

Tbot100= {-3,-2,-1, 0, 1, 2, 3}

其对应的隶属度曲线选用三角形和Z形函数,主要是为了计算简单。其语言变量的隶属度曲线图如图2-6。

图2-6 T bot100隶属度函数选用这种形状的隶属度函数还是为了同MATLAH中的隶属度函数配合,后面将会提到,鉴于具体计算过程的复杂性,本文所述的模糊推理过程实际上是在MATLAB的FUZZY LOGIC工具箱下完成的。因此,所选用的隶属度函数曲线实际上是MATLAB提供的曲线。

由图可得如表2-1所示的模糊变量的赋值表。

集中加热时间的语言描述分为五档,分别为很长、长、中等、短、很短,其对应的模糊子集为

{PB,PS,O, NS, NB}

同样量化为七个等级,则有

t100= {-3,-2,-1,0,1,2,3}

表2-1 Tbot100赋值表

对应的隶属度曲线选用三角形和Z形,如图2-7所示。

图2-6 t100隶属度函数

Fig.2-6 The membership function of t100

对应的模糊变量赋值表见表2-2。

表2-2 t100隶属度表

Table 2-2 Membership of t100

米量R分为五档,语言描述为很大、较大、中等、较小、很小,对应的

模糊子集为

{PB,PS, O, NS, NS};

同样量化为七个等级,则有

R={-3,-2,-1,0,1,2,3 }

采用和t100相同的隶属度曲线,故米量R的赋值表同上表2-2。

2.3.4模糊控制规则的语言描述

依据工程师的经验,关于米量的推理规则可以描述为:

如果顶温很高,且加热时间很短,则米量很小;

如果顶温很高,且加热时间较短,则米量很小;

如果顶温很高,且加热时间中等,则米量很小;

如果顶温很高,且加热时间较长,则米量很小;

如果顶温很高,且加热时间很长,则米量很小;

如果顶温较高,且加热时间很短,则米量很小;

如果顶温较高,且加热时间较短,则米量很小;

如果顶温较高,且加热时间中等,则米量中等

如果顶温较低,且加热时间很长,则米量很大;

如果顶温很低,且加热时间很短,则米量很大;

如果顶温很低,且加热时间较短,则米量很大;

如果顶温很低,且加热时间中等,则米量很大;

如果顶温很低,且加热时间较长,则米量很大;

如果顶温很低,且加热时间很长,则米量很大;

等30条规则,总结成表格的形式,可得语言变量的判断规则表,如表2-3所示。

表2-3 语言变量的判断规则表

由此可得表2-4所示的模糊判断规则:

表2-4 模糊判断规则表

建立模糊推理器的推理规则由上述规则表可见,手动控制规则的条件语句为IF A且B则C(即IF A AND B THEN C)的形式,由似然推理的MAMDANI推理方法,其对应的模糊关系为:

?∧???

R=(A C)(B C)=A B C

对于推理规则(1)如果顶温很高,且加热时间很短,则米量很小,即:

R1=TPB X tNB X RNB

同理

R2=TPB X tNS X RNB

R3=TPB X tO X RNS

R4=TPB X tPS X RNs

R5=TPB X tPB X RNs

R6=TPS X tNB X RNB

……

基于单片机的智能电饭煲的控制毕业设计

华北水利水电学院 North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power 毕业设计 题目:基于单片机的电饭煲智能控制系统的设计

华北水利水电学院 毕业设计任务书 题目:基于单片机的电饭煲智能控制系统的设计 专业:电子信息工程 班级学号:200915512 姓名: 李玉平 指导教师:郑辉 设计期限:2011 年2 月21日开始 2011年5 月27日结束 院、系:信息工程学院 2011年2月21 日

一、毕业设计的目的 通过本次设计掌握产品设计的流程,能熟练的使用AT89C51单片机,并根据设计要求选择合适的元器件,充分理解相关软件,对整个产品设计时的调试等必要的环节有更深刻的体会。 本设计通过选认元件、连线焊接、调试检测等过程,培养了搜集资料和调查研究的能力,方案论证选择的能力,理论分析与设计运算的能力,巩固了计算机软硬件和应用系统设计方面的能力。 二、主要设计内容及基本要求 1.本设计包含以下部分:按键电路、上电复位电路、晶振电路、电源电路、显示电路、MCU系统部分、机械控制电路等部分。 2.基本要求: (1)要求定时工作时间和实时时间对比达到长时间精确地定时功能。 (2)要求定时时间和实时时间相同时通过51单片机控制光耦驱动电路来控制电饭煲的工作。 三、重点研究问题 1.单片机的内部结构,显示电路的调试。 2.部分功能电路的软件设计:键盘显示电路、报警电路、工作指示电路。 四、主要技术指标或主要设计参数 根据模块电路,设计出完整的电路原理图,焊接出实物,并对产品进行调试。电源部分为单片机系统提供的电压为5V,为光耦提供的电压为12V。 五、设计成果 拟做出一个基于AT89C51单片机对电饭煲的智能控制系统的设计,设计出整体原理图,并做出实物,同时做出一份符合要求的毕业论文。

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。控制器电路如图2所示 图2控制器电路框图

51单片机PWM控制直流电机正反转

//程序说明:使用内部时//PWM0=P3^7PWM1=P3^5 PWM2=P2^0 PWM3=P2^4 #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit PWM0=P3^7; sbit PWM1=P3^5; sbit PWM2=P1^2; sbit PWM3=P1^3; uint i,j; void PWM_init() { CMOD=0x00;//PCA计数脉冲选择内部时钟fosc/12(0x02:fosc/2) CL=0x00;//PCA赋初值 CH=0x00; CR=1; //开始计数 } void zheng(uchar ZKB) { CCAP0L=255*(40-ZKB)/100;//占空比设置 CCAP0H=255*(40-ZKB)/100;//CL由ff-00溢出时,CCAP0H的值装入CCAP0L CCAPM0=0x42;// 8位PWM模式 CCAP1L=255*(40-0)/100;//占空比设置 CCAP1H=255*(40-0)/100;//CL由ff-00溢出时,CCAP0H的值装入CCAP0L CCAPM1=0x42;// 8位PWM模式 CR=1; //开始计数 } void fan(uchar ZKB) { CCAP0L=255*(40-0)/100;//占空比设置 CCAP0H=255*(40-0)/100;//CL由ff-00溢出时,CCAP0H的值装入CCAP0L CCAPM0=0x42;// 8位PWM模式 CCAP1L=255*(40-ZKB)/100;//占空比设置 CCAP1H=255*(40-ZKB)/100;//CL由ff-00溢出时,CCAP0H的值装入CCAP0L CCAPM1=0x42;// 8位PWM模式 CR=1; //开始计数 } void Delay(uint t) //延时函数

智能照明控制系统方案设计

灯光控制系统方案

一、系统概述 系统原理概述 系统所有的单元器件(除电源外)均内置微处理器和存储单元,由一对信号线(UTP5)连接成网络。每个单元均设置唯一的单元地址并用软件设定其功能,通过输出单元控制各回路负载。输入单元通过群组地址和输出组件建立对应联系。当有输入时,输入单元将其转变为数字信号在系统总线上广播,所有的输出单元接收并做出判断,控制相应回路输出。 系统通过两根总线连接成网络。总线上不仅为每个组件提供24伏直流电源,还加载了控制信号。通过系统编程使控制开关与输出回路建立逻辑对应关系。 系统元件采用 模块化结构、并已 经有系统化产品、 系统扩展方便。同 时,通过专用接口 元件及软件,可能 直截接入电脑进行实时监控,或接入以太网进行远程实时监控。因此在设计时更加简单、灵活。 系统为分布式控制,模块化结构,可靠性高。任何控制模块均内置CPU,每个输入模块(场景开关、多键开关、红外传感器等)都可直接与输出模块(调光器、输出继电器)通讯(发送指令→接受指令→执行指令),避免了集中式结构中央CPU一旦出现故障造成整个系统瘫痪的弱点。 与BA系统的集成

诺雅照明控制系统是一个开放的系统,通过专用接口软件,可方便地与其他系统连接,如楼宇自控系统、门禁系统、保安监控系统、消防系统等。

系统结构图

二、系统功能和优点 智能照明控制系统在学校应用的功能和优点: 1、实现照明控制智能化 可用手动控制面板,根据一天中的不同时间,不同用途精心地进行灯光的场景预设置,使用时只需调用预先设置好的最佳灯光场景,使人产生新颖的视觉效果。随意改变各区域的光照度。 2、美化环境以达到吸引学生的注意力 好的灯光设计,能营造出一种温馨、舒适的环境,增添其艺术的魅力。良好的环境可以培养学生对其产生更大的兴趣,从而得到更好的学习效果。 利用灯光的颜色、投射方式和不同明暗亮度可创造出立体感、层次感,不同色彩的环境气氛,不仅使学生有个很好的学习环境,而且还可以产生一种艺术欣赏感,对课程产生强烈的研究精神。 3、可观的节能效果 由于智能照明控制系统能够通过合理的管理,根据不同日期、不同时间按照各个功能区域的运行情况预先进行光照度的设置,不需要照明的时候,保证将灯关掉;在大多数情况下很多区域其实不需要把灯全部打开或开到最亮,智能照明控制系统能用最经济的能耗提供最舒适的照明;系统能保证只有当必需的时候才把灯点亮,或达到所要求的亮度,从而大大降低了学校的能耗。 4、延长灯具寿命 灯具损坏的致命原因是电压过高。灯具的工作电压越高,其寿命则成倍降低。反之,灯具工作电压降低则寿命成倍增长。因此,适当降低灯具工作电压是延长灯具寿命的有

智能家居家电控制系统系统设计说明

xx家电控制系统设计说明 一、定义 智能家居又称智能住宅,在国外常用Smart Home表示。与智能家居含义近似的有家庭自动化(HomeAutomation)、电子家庭(ElecctronicHome、E-home)、数字家园(DigitalFamily)、家庭网络(Home Net/Networks for ome)、网络家居(Network Home)、智能家庭/建筑 (IntelligentHome/Building),在我国香港和台湾等地区,还有数码家庭、数码家居等称法。 智能家居是以住宅为平台,利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成,构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统,提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性,并实现环保节能的居住环境。 智能家居是一个居住环境,是以住宅为平台安装有智能家居系统的居住环境,实施智能家居系统的过程就称为智能家居集成。 智能家居集成是利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成。由于智能家居采用的技术标准与协议的不同,大多数智能家居系统都采用综合布线方式,但少数系统可能并不采用综合布线技术,如电力载波,不论哪一种情况,都一定有对应的网络通信技术来完成所需的信号传输任务,因此网络通信技术是智能家居集成中关键的技术之一。安全防范技术是智能家居系统中必不可少的技术,在小区及户内可视对讲、家庭监控、家庭防盗报警、与家庭有关的小区一卡通等领域都有广泛应用。自动控制技术是智能家居系统中必不可少的技术,广泛应用在智能家居控制中心、家居设备自动控制模块中,对于家庭能源的科学管理、家庭设备的日程管理都有十分重要的作用。音视频技术是实现家庭环境舒适性、艺术性的重要技术,体现在音视频集中分配、背景音乐、家庭影院等方面。 二、表述 智能家居其实有两种表述的语意,定义中描述的,以及我们通常所指的都是智能家居这一住宅环境,既包括单个住宅中的智能家居,也包括在房地产小

电饭煲课程设计+程序

课程设计任务书 专业年级班 一、设计题目 电饭煲控制器 二、主要内容 电饭煲控制器有预约功能,有烹饪大米饭、粥、保温、冷饭加热等功能 三、具体要求 1.具体功能 大米饭:当达到105°时,停止加热,并在15分钟后通过蜂鸣器提示用户。 粥:开始加热后,通过测温元件监视锅底温度,使锅底温度保持在99°~100.5°之间(100°时停止加热、99°时开始加热),此种状态持续20分钟,之后通过蜂鸣器提示用户过程结束。

保温:使锅底温度维持在50°~60°之间。 冷饭加热:锅底加热至100°,使锅底温度保持在99°~100.5°之间(100°时停止加热、99°时开始加热),此种状态持续5分钟,之后通过蜂鸣器提示用户过程结束。 2.定时 用户可以是电饭煲在预约时间(倒计时方式)开始工作,最长预约时长为12小时。 3.控制面板 四个发光管分别与大米饭、粥、保温、冷饭加热相对应,另一发光管用于区分工作与预约,两位数码管用于预约时间及倒计时。按键有:开始键、功能键、加键、减键。 四、进度安排 1、了解任务要求,确定具体方案 2、lcd12864液晶屏子程序设计 3、DS18B20温度传子程序感器设计 4、设计单片机按键功能程序 5、根据任务要求编写程序,设计按键电路

6、检验设计效果,完善功能 五、完成后应上交的材料 电饭煲控制器论文 六、总评成绩 指导教师签名日期年月日 系主任审核日期年月日

摘要 电饭煲控制器有预约功能,有烹饪大米饭、粥、保温、冷饭加热等功能.。基于stc89c52单片机控制的电饭煲控制器,有lcd液晶屏显示和ds18b20温度检测功能,还有定时工作选择功能。 关键字:电饭煲温度控制 DS18B20 LCD12864 键盘按键

51单片机直流无刷电机控制

基于MCS-51单片机控制直流无刷电动机 学号:3100501044 班级:电气1002 :王辉军

摘要 直流无刷电机是同步电机的一种,由电动机本体、位置传感器和电子开关线路三部分组成。其定子绕组一般制成多相(三相、四相、五相不等),转子由永久磁钢按一定极对数(2p=2,4,…)组成。电机转子的转速受电机定子旋转磁场的速度及转子极数(P)影响: N=120.f / P。在转子极数固定情况下,改变定子旋转磁场的频率就可以改变转子的转速。直流无刷电机即是将同步电机加上电子式控制(驱动器),控制定子旋转磁场的频率并将电机转子的转速回授至控制中心反复校正,以期达到接近直流电机特性的方式。也就是说直流无刷电机能够在额定负载围当负载变化时仍可以控制电机转子维持一定的转速。 MCS-51单片机是美国英特尔公司生产的一系列单片机的总称,是一种集成电路芯片,采用超大规模技术把具有数据处理能力的微处理器(CPU)、随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、输入输出接口电路、定时计算器、串行通信口、脉宽调制电路、A/D转换器等电路集成到一块半导体硅片上,这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。 本论文将介绍基于MCS-51单片机控制直流无刷电动机的设计,它可以实现控制直流无刷电动机的启动、停止、急停、正反转、加减速等功能。 关键词:单片机,直流无刷电动机,控制系统

直流无刷电动机是在直流电动机的基础之上发展而来的,它是步进电动机的一种,继承了直流电动机的启动转矩大、调速性能好等特点克服了需要换向器的缺点在交通工具、家用电器及中小功率工业市场占有重要的地位。直流无刷电动机不仅在电动自行车、电动摩托车、电动汽车上有着广泛的应用,而且在新一代的空调机、洗衣机、电冰箱、吸尘器,空气净化器等家用电器中也有逐步采用的趋势,尤其是随着微电子技术的发展,直流无刷电动机逐渐占有原来异步电动机变频调速的领域,这就使得直流无刷电动机的应用围越来越广。 本设计就是基于MCS-51系列单片机控制直流无刷电动机,利用所学的知识实现单片机控制直流无刷电动机的启动、停止、急停、正反转,加减速等控制,并对直流无刷电动机运行状态进行监视和报警。详细介绍单片机的种类、结构、功能、适用领域和发展历史、未来前景及其直流无刷电动机的工作原理、控制结构等容,既着重单片机的基本知识、功能原理的深入阐述,又理论联系实际详细剖析单片机控制直流无刷电动机的过程。 1.直流无刷电动机的基本组成 直流无刷电动机是在直流电动机的基础上发展而来的,直流无刷电动机继承了直流电动机启动转矩大、调速性能好的优点,克服了直流电动机需要换向器的缺点,在交通工具、家用电器等生活的方方方面面占有重要的地位。 由于直流无刷电动机既具有交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点,又具备直流电动机的运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好等诸多优点,故在当今国民经济各领域应用日益普及。 直流无刷电动机主要由电动机本体、位置传感器和电子开关线路三部分组成。其定子绕组一般制成多相(三相、四相、五相不等),转子由永久磁钢按一定极对数(2p=2,4,…)组成。图3-1所示为三相两极直流无刷电机结构。 三相定子绕组分别与电子开关线路中相应的功率开关器件联结,A、B、

单片机模糊控制在电饭煲中得应用

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。

基于单片机STC89C52的直流电机PWM调速控制系统

第一章:前言 Pwm 电机调速原理对于电机的转速调整,我们是采用脉宽调制(PWM)办法,控制电机的时候,电源并非连续地向电机供电,而是在一个特定的频率下以方波脉冲的形式提供电能。不同占空比的方波信号能对电机起到调速作用,这是因为电机实际上是一个大电感,它有阻碍输入电流和电压突变的能力,因此脉冲输入信号被平均分配到作用时间上,这样,改变在始能端EN1 和EN2 上输入方波的占空比就能改变加在电机两端的电压大小,从而改变了转速。此电路中用微处理机来实现脉宽调制,通常的方法有两种:(1)用软件方式来实现,即通过执行软件延时循环程序交替改变端口某个二进制位输出逻辑状态来产生脉宽调制信号,设置不同的延时时间得到不同的占空比。 (2)硬件实验自动产生PWM 信号,不占用CPU 处理的时间。这就要用到STC89C52的在PWM模式下的计数器1,具体内容可参考 相关书籍。 51 单片机PWM 程序 产生两个PWM,要求两个PWM 波形占空都为80/256,两个波形之间要错开,不能同时为高电平!高电平之间相差48/256, PWM 这个功能在PIC 单片机上就有,但是如果你就要用51 单片机的

话,也是可以的,但是比较的麻烦.可以用定时器T0来控制频率,定时器T1 来控制占空比:大致的的编程思路是这样的:T0 定时器中断是让一个I0口输出高电平,在这个定时器T0的中断当中起动定时器T1,而这个T1 是让IO 口输出低电平,这样改变定时器T0 的初值就可以改变频率,改变定时器T1 的初值就可以改变占空比。 前言: 直流电机的定义:将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机。 近年来,随着科技的进步,直流电机得到了越来越广泛的应用,直流具有优良的调速特性,调速平滑,方便,调速范围广,过载能力强,能承受频繁的冲击负载,可实现频繁的无极快速起动、制动和反转,需要满足生产过程自动化系统各种不同的特殊要求,从而对直流电机提出了较高的要求,改变电枢回路电阻调速、改变电压调速等技术已远远不能满足现代科技的要求,这是通过 PWM 方式控制直流电机调速的方法就应运而生。 采取传统的调速系统主要有以下的缺陷:模拟电路容易随时间飘移,会产生一些不必要的热损耗,以及对噪声敏感等。而用PWM 技术后,避免上述的缺点,实现了数字式控制模拟信号,可以大幅度减低成本和功耗。并且 PWM 调速系统开关频率较高,仅靠电枢电感的滤波作用就可以获得平滑的直流电流,低速特性好;同时,开关频率高,快响应特性好,动态抗干扰能力强,可获很宽的频带;开关元件只需工作在开关状态,主电路损耗小,装置的效率高,具有节约空间、经济好等特点。 随着我国经济和文化事业的发展,在很多场合,都要求有直流电机 PWM 调速系统来进行调速,诸如汽车行业中的各种风扇、刮水器、喷水泵、熄火器、反视镜、宾馆中的自动门、自动门锁、自动窗帘、自动给水系统、柔巾机、导弹、火炮、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、飞机、坦克、火箭、雷达、战车等场合。 本设计任务: 任务: 单片机为控制核心的直流电机PWM 调速控制系统 设计的主要内容以及技术参数: 功能主要包括: 1) 直流电机的正转; 2) 直流电机的反转; 3) 直流电机的加速; 4) 直流电机的减速; 5) 直流电机的转速在数码管上显示; 6) 直流电机的启动; 7) 直流电机的停止; 第二章:总体设计方案

基于单片机的家电远程控制系统设计

目录 第一章绪论 (1) 第二章远程控制的内容 (1) 2.1 智能家用电器主要的特点 (1) 2.2 智能家电具备的基本功能 (2) 第三章系统设计的原理 (2) 3.1 总体设计原理 (2) 3.2 硬件模块分析 (4) 3.3 软件模块分析 (5) 第四章系统软件设计分析 (5) 4.1 软件设计原理 (5) 4.2 系统程序设计流程图 (6) 第五章系统的应用 (7) 5.1 系统的应用前景 (7) 5.2 系统的使用说明 (8) 第六章小结 (9) 后记 (10) 参考文献 (11) 附录电路总体设计图 (12)

基于单片机的家电远程控制系统设计 第一章绪论 随着新型科技电子产品日益发达和人们生活水平的不断提高,受到潜移默化的影响,人们对生活质量以及家居环境的要求也在与日俱增,人们开始追求家庭生活现代换,舒适化,以及安全性等问题,特别是家电的选择和使用上,智能家居的出现正好满足了人们的需求。随着电话通信网络的出现,利用电话实现远程控制已经在智能小区的管理中得到了广泛的应用,而移动通信技术的发展刚好为家电的远程控制奠定了基础。 本文介绍了一种电话远程控制技术。本系统采用单片机控制家用电器的远程控制、远程电话,用户可以通过手机、电话到家用电器(如太阳能、冰箱)远程控制其工作状态,以满足用户需求为各种各样的家用电器,不仅如此,用户也可以根据你的需求和基于住宅需求不同的家用电器控制,达到了用户自己的家庭住宅最好的国家规定。 本次作品所使用到元器件都选择性价比较高的,这就可以在节约电器成本的前提下创造出更大的利用价值。智能家居的优点主要体现在它不受时间和空间的限制,这就可以为人们节约大量的时间。不仅如此,我们也可以在各路终端接上传感器从而实现对周围环境的监听,这就达到了一个对家居电器进行安全性的监护作用,也避免了很多不必要的麻烦。远程监控还可以应用到企业的自动化控制的系统领域中去,可以为企业节约很多的资本,也可以应用到家庭医疗保健中,不仅降低了医疗保健成本,而且还有益于身心更加健康,我们把测量的结果直接传给医生,可以省去去医院排队等候的麻烦,也可以应用于网络家庭教育,帮助学生能够更好的学习。 第二章远程控制的内容 有了这些智能家用电器,我们不难建造一个拥有智能家居的环境,有了智能家居,我们就可以节约大量的时间做更多的事情。例如,我们可以在回家的路上可以提前打开家里的电饭煲,把空调打开调到合适的温度,这样回家以后我们就可以舒适地吃上香喷喷的米饭了,但是,这在以前是不可能实现的。就目前而言,我们大多数家庭使用的还是传统的家用电器,本次课题主要设计了一款利用单片机控制家用电器的原理进行远程的电话控制系统。 2.1 智能家用电器主要的特点 一、网络化功能:将智能家电通过家庭局域网连接到一起,然后同互联网相连,以实现信息的共享。 二、智能化:智能家电利用传感器来感知周围的环境,然后根据环境的不同自动改变参数。 三、开放性:兼容性。生产智能家电平台具有相同的开放和兼容标准。 四、节能化:智能家电可以根据周围环境自动调整自己的工作状态。

基于物联网技术的智能家居控制系统设计方案

基于物联网技术的智能家居控制系统设计方案 随着人们生活水平的提高和科技的发展,家庭智能化已成为一种必然趋势而深入千家万户。 家庭智能化即智能化家居 (Smart Home),亦称数字家园(Digital Family )、家庭自动化(Home Automation )、电子家庭(E-home)、智能化住宅(Intelligent Home )、网络家居(Network Home )、智能屋(Wise House, WH)、智能建筑(Intelligent Building、等。它是利用计算机、通信、网络、电力自动化、信息、结构化布线、无线等技术将所有不同的设备应用和综合功能互连于一体的系统。它以住宅为平台,兼备建筑、网络家电、通信、家电设备自动化、远程医疗、家庭办公、娱乐等功能,集系统、结构、服务、管理为一体的安全、便利、舒适、节能、娱乐、高效、环保的居住环境。其从控制层次来分,一般由中央控制中心、家居智能控制终端、小区智能控制系统、家庭网关和外部网络几部分组成。 1智能家居系统体系结构 家居系统主要由智能灯光控制、智能家电控制、智能安防报警、智能娱乐系统、可视对 讲系统、远程监控系统、远程医疗监护系统等组成,框图如图1所示。 图1智能家居系统结构框图 2系统主要模块设计 2.1照明及设备控制 智能家居控制系统的总体目标是通过采用计算机、网络、自动控制和集成技术建立一个 由家庭到小区乃至整个城市的综合信息服务和管理系统。系统中照明及设备控制可以通过智 能总线开关来控制。本系统主要采用交互式通信控制方式,分为主从机两大模块,当主机触 发后,通过CPU将信号发送,进行编码后通过总线传输到从模块,进行解码后通过CPU触 发响应模块。因为主机模块与从机模块完全相同,所以从机模块也可以进行相反操作控制主

电饭煲设计说明书

摘要 电饭煲,又称作电锅、电饭锅,是大家耳熟能详的家用电器,使用方便,清洁卫生,还具有对食品进行蒸、煮、炖等多种操作功能。常见的电饭锅分为保温自动式、定时保温式以及新型的微电脑控制式三类。普通电饭煲主要由发热盘、限热器、保温开关、杠杆开关、限流电阻、指示灯、插座等组成。 本次课程设计,任务是设计一个微机控制电饭煲的系统智能电饭煲主要由电源部分和控制电路组成,电源部分为220V交流电经过变压器和整流桥后变为一定幅值的直流电,再经过稳压芯片LM7805,输出为+5V的直流电,作为单片机控制部分的电源,控制部分的控制方法大致为:用户按下启动键之后,系统设置一定的加热时间,本系统的加热时间是10分钟,当加热时间到达10分钟或当电热盘温度达到预定的警报限制的要求后,由蜂鸣器和二极管组成的报警系统开始报警,一段时间后,如果没有人员切断电流,系统自动将继电器的开关打开,以切断电热盘的电源,关键词:单片机电饭煲定时报警

目录 第一章概述 (3) 1.1 设计任务 (3) 1.2 设计思路 (3) 第二章硬件部分介绍 (5) 2.1 单片机介绍 (5) 2.2 电源电路 (6) 2.3 液晶显示电路 (7) 2.4 温度检测部分 (10) 2.5 光电隔离电路 (12) 2.6 继电器控制电路 (13) 2.7 其他硬件部分介绍 (15) 第三章程序设计 (17) 3.1 LCD显示定时时间程序简介 (17) 3.2 DS18B20程序 (20) 3.3其他程序 (23) 总结 参考文献

第一章概述 1.1 设计任务 微机控制电饭煲系统的设计任务如下: 1.人工操作启动,键盘应设置加热,停止,时间+,时间-选择等 2.加热10分钟,可以用液晶显示屏来显示加热时间。 3.加热完成后报警,通过温度传感器或定时器判断加热是否完成,如果完成,单片机发出信号,控制蜂鸣器响。 4.自动或人工切断电流,一旦加热完成,除了报警之外,还应该在一定时间之后切断加热电流,确保电饭煲设备以及其他事物的安全,避免因为电流引起火灾。 1.2 设计思路 智能电饭煲主要由电源部分和控制电路组成,电源部分由220V交流电经变压器再通过整流桥变为直流电,作为稳压芯片7805的输入,7805的输出为5V的直流电,为单片机系统提供电源,控制部分的控制方法大致为:用户按下启动键之后,系统自动设定加热时间,本系统的加热时间是10分钟,当加热时间到达10分钟或当电热盘温度达到预定的警报限制的要求后,继电器的开关打开,以切断电热盘的电源,同时单片机系统中的蜂鸣器响来达到报警的功能,当下降到一定的温度范围后通电加热,闭合继电器。以使电热盘始终保持在适合的温度范围内。除此之外,对任务书中做出一点改进,即用户可以根据需要自己加时间或者减时间,每按一次改变时间按键,时间减少或增加1分

一个基于51单片机控制直流电机的设计

今天做的一个基于51单片机控制直流电机的设计 2010-09-12 18:47 可以实现的功能是: 按下左转键则开始向左转动 按下右转键则向右转动 按下停止键则开始逐渐停止转动 按下调速键一次则会加速一档 按下调速键二次则会加速二档 按下调速键三次则会加速三档 按下调速键四次则会加速四档 按下调速键五次则会回到最初速度重新记档位 设计思路: 直流电机只要能提供一定的直流就可以转动,改变电压极性可以改变转动方向,可以通过给直流电机提供脉冲信号来驱动它,脉冲信号的占空比可以影响到直流电机的平均速度,因此可以通过调整占空比从而能实现调速的目的。直流电机的驱动电路要有过流保护作用,图中的二极管就直到这个作用,另外电机的驱动电流是比较大的所以需要用三极管来放大电流。程序的关键就是如何实现占空比的调整,这个可以通过对51单片机定时器重装初值进行改变,从而改变时间。用51实现PWM信号的输出,相对麻烦点,要是AVR就可以方便地实现PWM 信号,由见51单片机的局限性与AVR单片机的优势。 原理图

详细程序: #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit PW1=P2^0 ; sbit PW2=P2^1 ; //控制电机的两个输入 sbit accelerate=P2^2 ; //调速按键 sbit stop=P2^3 ; //停止按键 sbit left=P2^4 ; //左转按键 sbit right=P2^5 ; //右转按键 #define right_turn PW1=0;PW2=1 //顺时针转动 #define left_turn PW1=1;PW2=0 //逆向转动 #define end_turn PW1=1;PW2=1 //停转 uint t0=25000,t1=25000; //初始时占空比为50% uint a=25000; // 设置定时器装载初值 25ms 设定频率为20Hz uchar flag=1; //此标志用于选择不同的装载初值 uchar dflag; //左右转标志 uchar count; //用来标志速度档位 void keyscan(); //键盘扫描 void delay(uchar z); void time_init(); //定时器的初始化 void adjust_speed(); //通过调整占空比来调整速度 void main() {

智能控制系统课程设计

目录 有害气体的检测、报警、抽排.................. . (2) 1 意义与要求 (2) 1.1 意义 (2) 1.2 设计要求 (2) 2 设计总体方案 (2) 2.1 设计思路 (2) 2.2 总体设计方框图 2.3 完整原理图 (4) 2.4 PCB制图 (5) 3设计原理分析 (6) 3.1 气敏传感器工作原理 (7) 3.2 声光报警控制电路 (7) 3.3 排气电路工作原理 (8) 3.4 整体工作原理说明 (9) 4 所用芯片及其他器件说明 (10) 4.1 IC555定时器构成多谐振荡电路图 (11) 5 附表一:有害气体的检测、报警、抽排电路所用元件 (12) 6.设计体会和小结 (13)

有害气体的检测、报警、抽排 1 意义与要求 1.1.1 意义 日常生活中经常发生煤气或者其他有毒气体泄漏的事故,给人们的生命财产安全带来了极大的危害。因此,及时检测出人们生活环境中存在的有害气体并将其排除是保障人们正常生活的关键。本人运用所学的电子技术知识,联系实际,设计出一套有毒气体的检测电路,可以在有毒气体超标时及时抽排出有害气体,使人们的生命健康有一个保障。 1.2 设计要求 当检测到有毒气体意外排时,发出警笛报警声和灯光间歇闪烁的光报警提示。当有毒气体浓度超标时能自行启动抽排系统,排出有毒气体,更换空气以保障人们的生命财产安全。抽排完毕后,系统自动回到实时检测状态。 2 设计总体方案 2.1 设计思路 利用QM—N5气敏传感器检测有毒气体,根据其工作原理构成一种气敏控制自动排气电路。电路由气体检测电路、电子开关电路、报警电路、和气体排放电路构成。当有害气体达到一定浓度时,QM—N5检测到有毒气体,元件两极电阻变的很小,继电器开关闭合,使得555芯片组成的多谐电路产生方波信号,驱动发光二极管间歇发光;同时LC179工作,驱使蜂鸣器间断发出声音;此时排气系统会开始抽排有毒气体。当气体被排出,浓度低于气敏传感器所能感应的范围时,电路回复到自动检测状态。

基于单片机的智能灯设计

摘要 本文是基于单片机控制的人体感应及自动调光家居智能灯的设计。每年中国无用照明所损耗的电量资源巨大,这些浪费主要产生于楼梯间、路灯、洗手间灯场所。随着技术的发展,越来越多的智能家居出现在我们的日常生活中,例如智能洗衣机、智能空调、智能电饭煲等等。因此,为了保护环境和响应国家节能减排政策的实施,本文设计一种基于单片机控制的人体感应及自动调光家居智能灯。 该系统通过AT89C52单片机进行对各个部件控制协调,红外检测模块、光敏检测模块与PWM调光技术结合从而实现对灯光亮度的自动调节的作用。PWM 调光的原理是在不改变PWM方波周期的前提下,通过变更PWM的占空比从而控制输出给照明灯的电压使得照明灯出现不同的亮度。红外检测模块的原理是当模块检测到照明灯附近有人体靠近且周围环境光线较弱时,此时该模块充当开关的作用,使照明灯打开,照明灯的亮度以及调节通过光敏检测模块和PWM电路控制。为了起到节能效果,当红外检测模块检测不到有人存在时,照明灯持续照明1分钟后自动熄灭。为了提高该系统的适应范围以及满足不同人的需求,在该系统设计时加入了手动控制的模式,当调节至手动模式时,照明灯的亮度通过手动操作来控制。 关键词:单片机;照明灯;PWM;红外检测;光敏检测

Abstract This paper is based on the MCU control of human body induction and automatic dimming home intelligent lamp design. China consumes a huge amount of electricity each year from useless lighting, which is mainly generated in stairwells, street lamps and toilet lamps. With the development of technology, more and more smart homes appear in our daily life, such as smart washing machines, smart air conditioners, smart rice cookers and so on. Therefore, in order to protect the environment and respond to the implementation of national energy conservation and emission reduction policy, this paper designs a kind of human body induction and automatic dimming home intelligent lamp based on SCM control. The system controls and coordinates the various parts by AT89C52 single chip microcomputer. The infrared detection module, the photosensitive detection module and the PWM dimming technology are combined to realize the automatic adjustment of the light brightness. The principle of PWM dimming is that under the premise of not changing the PWM square wave period, by changing the duty cycle of PWM to control the output voltage to the floodlight so that the floodlight appears different brightness. The principle of the infrared detection module is that when the module detects that there is a human body near the floodlight and the ambient light is weak, the module ACTS as a switch to make the floodlight open. The brightness of the floodlight and the regulation are controlled by the photosensitive detection module and PWM circuit. In order to achieve energy-saving effect, when the infrared detection module cannot detect the presence of someone, the floodlight will be automatically extinguished after 1 minute of continuous illumination. In order to improve the adaptability of the system and meet the needs of different people, a manual control mode was added to the system design. When the system is adjusted to manual mode, the brightness of the floodlight is controlled by manual operation. Key words: MCU; Light; PWM. Infrared detection; Photosensitive detection

智能家居控制系统设计

智能生活智慧人生智能家居控制系统解决方案 广东领航者科技有限公司

一、概述 本方案设计采用witlife智能家居控制系统。 维德莱夫品牌源自澳大利亚,始创于1989年, Witlife维德莱夫—智能生活·智慧人生,系智能化酒店,智能化家居的领航者,在大洋洲和大中华地区设有研发和业务机构。在全球40多个国家和地区设有经销商和代表处。为智能化生活的进一步发展奠定了厚实的基础,为智能化领航起到了决定性作用。公司自创立以来始终不变的核心理念:为智能生活,提供人性化、专业化的全程智能服务,实现超乎客户满意的惊喜。 Witlife维德莱夫大中华地区总部成立于2010年,Wit life维德莱夫是一家专业从事家庭智能化控制产品与解决方案的研发、生产、销售和服务的全球知名企业,是全球知名的智能家居公司。 Witlife维德莱夫智能家居系统,是采用自动化控制系统、计算机网络系统、网络通讯技术、无线射频(RF)技术于一体的智能控制系统。具有实时显示、即时控制、预设控制、远程控制等功能,可以用家用电脑、手机、平板电脑、RF遥控器、触控面板等多种方式进行控制。通过网络可以完全掌控家庭、酒店所有的灯光、空调、电视、音响、热水器、饮水机、电饭煲、房门、窗帘、供养、浇花等。 Witlife维德莱夫,智能生活,智慧人生,一切尽在掌握之中。 推出的世界上最先进的网络家居控制系统,广泛应用于现代住宅中的安防监控、灯光窗帘、温度湿度、音乐影院等智能控制,并能无

缝接入小区网络对讲、家庭物联网。 二、网络家居控制系统的设计标准 本设计方案主要参照以下设计标准: 1、JGJ/T16-92 (民用建筑电气设计规范) 2、EN50090 (欧洲电工标准) 三、智能家居系统结构原理 智能家居控制系统采用目前最先进的网络架构,分散控制各个子系统,最适合现代家居的应用,其结构如下: 智能家居控制系统结构 智能家居控制系统的基本构成是网络点,网络点通过网络线接入路由器构成的家庭局域网。可以高速双向传输控制、信息、视频、音频等。 由上图可看出,智能家居控制系统平台能够搭载各种控制子系统,除了继电器控制信号,它能控制任何控制协议,传输任何音频、视频、信息数据,并能双向反馈。 智能家居控制系统具有: ?居家安防控制 ?居家监控系统 ?灯光智能控制

智能家居控制系统技术方案

智能家居控制系统 技术方案

智能家居控制系统技术方案 一、功能需求分析 如果说建筑是凝固的音乐,那么完美的智能家居控制系统则是这首乐曲上绝妙的音符。在科技发达、物质富庶的今天,自控系统已不单纯是实现室内基本安防、照明、采暖的工具,而且是建筑装饰的一种实用艺术品,是自动化技术与建筑艺术的统一体。完善的控制系统集装饰、照明、安防及节能于一身,尽力达到完美与和谐的统一,充分利用科学与艺术的搭配,光与影的组合以及安防与空调的自动控制来创造各种舒适、优雅的环境,以加强室内空间效果的气氛。我们在选择一个系统的同时,要切实考虑的主要是:系统的稳定性、系统的安全性、功能的实用性、后期的维护和扩展、外观的高度艺术和操作的人性化。 1.1智能系统设计范围 设计应包含的系统:智能门锁、安防报警、可视对讲、灯光、空调、电视、电动窗帘、背景音乐、家庭影院、视频监视、集中控制等。而且,以上所有系统都不是独立的,而是和其它系统相互联系,融合为一个统一的整体,并相互响应,做到真正意义上的智能。 应选用优秀成熟且性能稳定的智能家居控制系统,打造智能豪宅,技术上将应用先进的全分布控制和集中式控制相结合,利

用其强大的功能,保证和满足各个子系统的功能要求的基础上,突出整体、系统的功能,使智能化的各个系统互联为一个有机体,为顶级豪宅创造一个安全、舒适、便捷、高雅、轻松、写意的家居生活空间,具有无比的稳定性和卓越的开放性。 1.2智能系统设计的原则 需考虑用户操作方便,功能实用,外观美观大方的智能家居系统。系统要有吸引来宾的外观和功能,能体现用户高人一等的生活品位。同时要化繁为简、高度人性、注重健康、娱乐生活、保护私密。 二、设计方案 2.1 系统功能描述 下面对重点区域进行详细功能说明: 2.1.1、庭院 功能描述: ①室外模拟高清高速球把庭院的视像传送到网络服务器,以方便 主人能够经过电视、触摸屏、Internet、手机随时随地观察庭院周围的影像,并记录保存20天;

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