电饭煲模糊控制系统的设计

介绍模糊控制算法

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电饭煲模糊控制系统的设计上海红心器具有限公司胡念平 摘要从硬件和软件上介绍模糊理论控制电饭受烧饭的 I作原理和整个过程，简要介绍并电饭煲模糊控制单片机蔓国 M i ohp膺司 P C芯片在电饭受中的具体使用 c ci r I 关键词

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、水黄按要求选择最佳方式，从而做出合适的控制对策，样既省电，这煮出的米饭又橙软可口；次，功能多，作简便。其它操 本文重点介绍如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。一

在 3℃左右来完成理想的吸水过程。模糊推论的 5

第1任务就是要确定吸水时间的长短。 2 .快速升温过程 (l 2 t~t)

把已吸足水分的米采用大功率进行加热，水使温较快地升到沸点，但是速度要适当，通过对不同升温过程下的米饭进行化，还原糖黄、度、着并硬粘

、

米饭的烹饪过程分析

力、色泽等综合分析后发现，上升时间大约保持温度 lmi O n左右时，出的米饭综台效果最佳这是模烧糊控制电饭煲要解决的第 2个重要问题。

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，能够将大才米中不易溶于水且难以消化的 B粉转变为易溶于淀水、于消化的淀粉。经过大量的实验发现，想易要达到理想的米饭效果，要经过吸水、温、须升沸腾、焖饭、温 5个阶段。在整个烧饭过程中，阶段的持保各续时间不同，内温度的变化规律也各不相同，锅如图 1所示。下面详细介绍米饭的几个烹饪过程。锅底温度 F C

3 .沸腾阶段‘~ ) 在水温达到沸腾状态之后，取小功率加热保采持沸腾，使米粒中的口淀粉变为 n淀粉，促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，米粒的水分较少，证米粒颗粒均使保匀，色泽感强。实验结果表明，腾时间在 2 ri沸 0 n a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。

蒌二= ]二=[=====:=。

4饭过程(s 4

.焖 t~t)在停止加热之后一段时间再通电加热，可使米

粒上的多余水分完全蒸发掉。这对于保证米饭质量也很重要。用模糊逻辑制定小火焖饭过程是否应该

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结束以及加热功率大小是要解决的第 4个问题。5 .保温阶段 t以后 .一

般情况下，米本身含有 l左右的水分，大 4

进入保温阶段后，控制温度在 7℃左右等待应 O食用。

在大功率加热升温之前，小功率低温使米的含水率达到 2左右，使米粒内部均匀受热，而使之 5可从

烧成柔软鼓胀状。但是，一旦水温超过 6℃, O米中含有的 B淀粉开始转化为淀粉，米将变成糊状。 因此，必须控制水温在 6℃以下，常使水温保持 O通

二、糊控制技术的应用模1 .硬件电路电饭煲单片机控制电路如图 2所示。由于

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~~… ~、~…… ~~4 .加热器控翩电路电饭煲由底部主加热器、面及顶部 2个辅助侧加热器执行加热。底部加热器由继电器提供电源； 锅侧加热器和锅顶加热器由可控硅提供电源。单片

PC 6 5单片机内部有 1 I1C 6 KB的 R OM、 5字节的 2

RAM、2个 Io口，个 IO具有较大的驱动能 1/每/力，而且又有片内看门狗，以，单片机几乎不需所该要其他外部芯片，硬件极为简单，效地降低了成有本，且提高了控镧系统的可靠性。并

圈

2

2 .测温电路在电饭煲顶部和底部分别安装有热敏电阻和R, 分别测量室温及煲内水温。铡温电路由 , R,及 G组成其测温原理是： 热敏电阻的阻值随温度而变化，而改变 R从充电回路的充电时间。充电时间由 R C记录， R C记录 R 7 TC即 T C B引脚从…到“” 0 1的时间。通过比较充电时间，可即求出热敏电阻阻值，而通过查表求得所测温度。进

机控制开关三极管 V ., 即可实现对可控硅 V。 v,的控制

5 .

按键和显示器家用电器的操作按键越少，操作越方便，越受就顾客的青睐。为此，系统只设置了下述 4个按键本

启动/止键——用来启动或停止烧饭；停 方式选择一一循环选择快速烧饭、能烧饭智时间增加一每按 1,次增加半小时；

或保温，中的方式由发光二极管 L~ I显示；选 .

3 .计时脉冲和计时R C的计时采用对外部脉冲计数的方法实 TC现。外部脉冲由 2 0 5 Hz流电压经单相半波 2 V、0交

一

时间减少——每按 1,次减少半小时。

整流产生 5 Hz的脉冲信号，入到 R C 0输 T C。但是 -PC 6 5 I 1 C 6的 R c只是 1个 8位的定时器/数 Tc计器，而且没有溢出中断能力，以程序中又使用 1所个 1 6位的 T c a u计数器和 3 8位计数器。个

三、软件设计智能控制电饭煲也是 1实时控制系统，控个其

制过程包括实时数据采集、时决策和实时控制 3实个方面。控制主程序如图 3示。所 ( )吸水过程的模糊控制 1

6 20 8 0 1耳奉 4期 w wmcc tlro . mu pb bcj t w .io noe c c c uJ jn h n t o rl. m n@ .n e

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体做法是采样锅底及锅盖的温度，得水温变化率求和初始水温，然后根据这 2温度进行模糊推理，个归纳出烧饭量的模糊推论。 ( )工艺过程的模糊控制 3

模糊控制器的构思，以说是吸收了人工控制可的经验。人们收集各个变量的信息，成概念，形如温

度过高、高、好、稍正稍低、低，后依据一些推理过然规则，决定控制决策。 电饭煲的模糊控制，每一阶段对应于烧饭量在的多、、中少分别有 l温度变化率改变数据和控制组数据。控制过程中，测量数据和设定数据进行比将较，纳出多个加热器的控制量归烧饭量模糊推理规则高 l b低

大中

由高

低由

低低

小

高

高

高

控制量模糊推理规则

高高由中高

由低中

低低低

低

高

高

由

殛

匝亟蛰厂—菇幽

在同样的加热条件下和室温环境下，若锅底温升比较慢

,则说明大米的吸水性较强，吸水时间应加长；反 .锅底温升较快，可以判定大米的吸水相若则

测量温度变化率

二二]二二查模鞠难理规则取得控制量

性较弱，因此吸水时间可适当缩短。具体做法是：采样锅底及锅顶的温度，得室温和锅底温度变化率，求 然后归纳出吸水时间的模糊推论。( )烧饭量的模糊推理 2

=二]二二模糊控制量一数字辅出控制量

显然 .饭工艺过程各阶段时间的长短是和烧烧饭量的多少有关的，因此，首先必须测定烧饭量。具■●

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