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目前，市場上的電飯煲大部分采用固定功率的方式加熱，能源利用率低、功能單一，難以滿足人們的日益增長的生活需求。開發功能齊全、成本低廉、節省能源、安全可靠的微電腦電飯煲，是非常有必要的。 1 電飯煲的工作原理及硬件組成 系統選用以低成本、功耗小、性能良好的8位A／D型HT46R47單片機為控制核心的控制電路。引腳如圖1所示。 他的主要特性如下： ·工作電壓：fSYS=4MHz：2．2～5．5V； fSYS= 8MHz；3．3-5．5 V； ·13位雙向輸入／輸出口； ·8位帶溢出中斷的可編程定時／計數器，具有7級預分頻器； ·石英晶體或RC振蕩器； ·2 048×14位的程序存儲器PROM； ·64×8位的數據存儲器RAM； ·在VDD=5V且系統時鐘為8MHz時，指令時鐘為0．5μs； ·s四通道9位的A/D轉換器； ·指令執行時間皆為1或2個指令周期低電壓復位功能。 1．1 工作原理 電飯煲的工作原理如圖2所示。通電后，系統進入待機狀態，此時系統可接收用戶的功能選擇，用戶所選功能通過顯示電路顯示出來，當用戶按下確定鍵時，MCU開始對溫度進行監測，對各種功能進行相應的加熱控制，直至功能結束時，發出聲音報警提示。 1．2 硬件電路設計 (1)MCU MCU是電飯煲的核心部分，完成數據采集、輸入、處理、輸出、顯示等功能。 (2)測溫元件 測溫元件是準確檢測溫度的關鍵。采用負溫度系數的熱敏電阻。由于熱敏電阻值的變化與溫度的變化是非線性關系，為了提高溫度的測量分辨率和系統的抗干擾性能，設計電路如圖3所示。 圖3中，Rt是負溫度系數的熱敏電阻；與R1并聯后的阻值與溫度的變化接近線性關系，提高分辨率；R2起分壓作用；O點為測量點：當溫度變化時，Rt阻值發生變化，O點的電壓也跟隨變化，測量O點則可測量出溫度的變化；C1是防止干擾引起O點的電壓突變。 (3)加熱執行電路 MCU通過PBl輸出方波控制信號，通過電容偶合、整流后送到三極管的B極，放大后驅動繼電器工作。這樣有方波輸出時，繼電器接通發熱盤電源，沒有方波輸出時，則斷開發熱盤電源。而方波信號是MCU正常工作時才可輸出，當單片機死機時，就不可能輸出。也就是說，當單片機受到嚴重干擾死機時，PBl不可能輸出方波，發熱盤的電源會自動斷開。這樣就可確保系統的安全性。 (4)聲音報警電路 MCU通過PD0口輸出方波信號，通過三極管放大，驅動交流翁鳴器發出聲音報警。 (5)顯示按鍵復用電路 顯示電路用分時掃描方式輸出，3個公共口7個顯示段，形式3×7顯示輸出。按鍵復用7個顯示段中的4個。當掃描按鍵時，將全部顯示關掉，并把以按鍵相聯的I／O口設置為輸人口，當掃描結束后，再改為輸出口。 (6)時鐘電源電路為MCU產生必要的工作條件，用于提供MCU工作所需要的時鐘和電源。 2 軟件設計 模糊控制的軟件流程如圖4所示。 在圖4中，t1，t2，t3，t01，t02是時間參數，要根據電飯鍋的不同功率進行設定，其中t01< t02。 在典型的750W電飯鍋應用中取值如下： t1=2 min，t2=30 s，t3=5 min， t01=4 min，t02=8 min 主要步驟說明如下： (1)通電加熱后，采用全功率加熱至60度，進人(a)。 (2)(a)階段：記錄加熱電飯鍋膽從60-70度所需時間t，t是與鍋內米和水的質量成正比的； (3)(b)階段：以t1為時間單位，測量起止溫度T1，T2當T1＝T2時為沸騰狀態； (4)(c)階段：根據(a)測米量所得到的時間t，和設定的參數t01，t02做比較，選擇適當的加熱功率進行加熱； (5)以t2為時間單位，測量起止溫度T1，T2，當T1＝T2時為水干狀態，停止加熱； (6)用余熱加熱米飯t3，時間，最后飯熟報警提示。 3 結 語 由于電飯鍋采用了模糊邏輯控制，模仿人的思維方式，又結合準確的條件判斷，使這種電飯鍋即使在不同的海撥高度(有不同的沸點)，也能準確地檢測到電飯煲內水的沸騰，能做到永不溢出；由于采用模糊邏輯，能準確檢測到電飯煲內的水是否已燒干，準確地切斷加熱的電源，使得煮出的米飯松軟、不燒焦。在模糊邏輯的基礎上，再加上時間控制，就使這種模糊控制電飯煲具有的預約定時煮飯、煲湯、煲粥等功能。另外這種電飯鍋電路設計精簡可靠，所有控制電路硬件成本只需十多元。目前，我們設計的這種控制電路已被許多廠家采用，并進行了大批量的生產。這種單片機模糊控制技術在電飯煲中的廣泛應用，對改善人們的生活，將會有深遠的影響。 |
