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)1304703
Appl ica tion of M CU Fuzzy L og ic i n Electr ic Cooker
H 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 1
Keywords :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。

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H T 46R 47单片机为控制核心的控制电路。

引脚如图1所示。

图1　H T 46R 47引脚图
他的主要特性如下:・工作电压:f
SYS =4M H z :212～515V ;f
SYS
=8M H z :313～515V ;
・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V DD =5V 且系统时钟为8M H z 时,指令时钟为015Λs ;
・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。

111　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,M CU 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。

112　硬件电路设计
(1)M CU
M CU 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
测温元件是准确检测温度的关键。

采用负温度系
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4《现代电子技术》2003年第13期总第156期消费电子
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2
　电饭煲的工作原理图
图3　测温电路
图3中,R t 是负温度系数的热敏电阻;与R 1并联后的阻值与温度的变化接近线性关系,提高分辨率;
R 2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;C 1是防止干扰引起O 点的电压突变。

(3)加热执行电路
M CU 通过PB 1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M CU 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,PB 1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
M CU 通过PD 0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M CU 产生必要的工作条件,
用于提供M CU 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。

图4　软件流程图
在图4中,t 1,t 2,t 3,t 01,t 02是时间参数,要根据电饭锅的不同功率进行设定,其中t 01<t 02。

在典型的750W 电饭锅应用中取值如下:
t 1=2m in ,t 2=30s ,t 3=5m in ,t 01=4m in ,t 02=8m in
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;
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4何健雄等:单片机模糊控制在电饭煲中的应用
(3)(b )阶段:以t 1为时间单位,测量起止温度
T 1,T 2当T 1=T 2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t 01,t 02做比较,选择适当的加热功率进行加热;
(5)以t 2为时间单位,测量起止温度T 1,T 2,当
T 1=T 2时为水干状态,停止加热;
(6)用余热加热米钣t 3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。

参　考　文　献
[1]　h ttp : www 1ho ltek 1com docum uc
46r 471h tm ,《H T 46R 47D ata Sheet 》
全文作者简介　何健雄　男,1975年出生,1998年五邑大学计算机工程系计算机及其应用专业本科毕业,现攻读重庆大学计算机
技术工程硕士。

广东省江门市新会区职业介绍服务中心计算机中心主任。

主要研究方向为计算机应用技术、单片机应用。

廖炯锋　男,1975年出生,1996年五邑大学计算机工程系计算机及其应用专业专科毕业,2001年自考中山大学计算机应用专业本科毕业,广东中山津威电子有限公司开发部工程师。

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4《现代电子技术》2003年第13期总第156期消费电子。