模糊控制電飯煲設計

1、模糊控制電飯煲摘要：本文通過研究科學的煮飯時間控制要求，采用調(diào)制PWM占空比控制改變加熱功率的方法實現(xiàn)對溫度系統(tǒng)的模糊控制。關鍵詞：電飯煲模糊控制 單片機 PWM模糊電飯煲與傳統(tǒng)的電飯煲相比具有許多優(yōu)越性。首先，它能根據(jù)鍋 內(nèi)的米量、水量按要求選擇最佳方式，從而做出合適的控制對策，這樣既省 電，煮出的米飯又松軟可口。 本文重點介紹何將模糊邏輯應用于電飯煲的溫 度控制過程以及具體實現(xiàn)方法。1、米飯的烹飪過程分析要想做出松軟香滑的米飯，必須掌握加熱對象的性質(zhì)以及詳細的加熱過 程，只有這樣，才能夠?qū)⒋竺字胁灰兹苡谒译y以消化的B淀粉轉(zhuǎn)變?yōu)橐兹?于水、易于消化的a淀粉。經(jīng)過大量的實驗發(fā)現(xiàn)，要想達到理想

2、的米飯效果， 須要經(jīng)過吸水、升溫、沸騰、焗飯、保溫5個階段。在整個燒飯過程中，各階段的持續(xù)時間不同， 鍋內(nèi)溫度的變化規(guī)律也各不相同，如圖1所示。下面詳細介紹米飯的幾個烹飪過程。1).吸水過程一般情況下，大米本身含有14%的水分，在大功率加熱升溫之前，小功率低溫使米的含水率達到25%左右，可使米粒內(nèi)部均勻受熱，從而使之燒成柔軟鼓脹狀。但是，一旦水溫超過60 C,米中含有的B淀粉開始轉(zhuǎn)化為a淀粉，米將變成糊狀。因此，必須控制水溫在60C以下，通常使水溫保持在35C左右來完成理想的吸水過程。模糊推論的第1任務就是要確定吸水時間的長短。斷電韻窿110 = 亠 n . s. w ( / wtit:b圖一

3、理想煮飯加藍曲線2) .快速升溫過程把已吸足水分的米采用大功率進行加熱，使水溫較快地升到沸點，但是速度要適當，通過對不同升溫過程下的米飯進行a化，并還原糖量、硬度、 粘著力、色澤等綜合分析后發(fā)現(xiàn)，溫度上升時間大約保持 10min左右時，燒 出的米飯綜合效果最佳。這是模糊控制電飯煲要解決的第2個重要問題。3).沸騰階段在水溫達到沸騰狀態(tài)之后，采取小功率加熱保持沸騰，促使米粒中的R淀粉變?yōu)閍淀粉，同時鍋中的水分不斷被米粒吸收或蒸發(fā)掉。當達到斷電溫度時停止加熱，使米粒的水分較少，保證米粒顆粒均勻，色澤感強。實驗結(jié) 果表明，沸騰時間在20min左右以及合理的斷電溫度是影響米飯質(zhì)量的又一 個重要因素。4

4、) 焗飯過程在停止加熱之后一段時間再通電加熱， 可使米粒上的多余水分完全蒸發(fā) 掉。這對于保證米飯質(zhì)覺也很重要。用模糊邏輯制定小火焗飯過程是否應該 結(jié)束以及加熱功率大小是要解決的第 4個問題。5) .保溫階段2、模糊控制技術的應用圉二智龍電飯覺電番團1) . CPU選擇采用STC89C51單片機，此芯片具有 4K的EPROM與及512字的的 RAM，還有24個I/O接口，以及兩個定時器和計數(shù)器，不需擴充其它芯片，就可以實現(xiàn)所有控制功能。2) 測溫電路設計采用芯片 DS1820采集溫度信息并輸入進入單片機進行執(zhí)行。DS1820可以直接把溫度信號轉(zhuǎn)化成16位的數(shù)字信號，其性能良好，使用便利，大大簡化

5、了外電路的設計，但是由于其測溫范圍只有55C125C，無法滿足系統(tǒng)設計要求，需要進行調(diào)節(jié)。3) 按鈕設置與顯示電路設計家用電器的操作按鍵越少，操作越方便，就越受顧客的青睞。為此，本 系統(tǒng)只設置了下述1個按鍵啟動/停止鍵一一用來啟動或停止燒飯；由于考慮到此電飯煲的功能比較單一，因此顯示電路也只是配置了紅， 綠兩個LED顯示燈來提示工作狀態(tài)，加溫是顯示紅色燈，保溫是顯示綠色 燈。4) .加熱器控制電路設計加熱電路采用PWM控制，在煮飯過程中，單片機通過預先設定的程序 控制電路的占空比，從而達到控制電路功率的目的。3、軟件設計名稱吸水35 C左右讓大米盡可能吸改水份，這樣可使大米 在升溫過程中均勻受

6、熱，不至于形成夾 生飯。升溫加熱至沸騰加熱，使水達到沸騰溫度沸騰98 C左右使大米中的B淀粉充分轉(zhuǎn)化為a淀粉補炊98 C左右蒸發(fā)掉多余水份燜飯利用余熱促進大米a淀粉生成表一智能電飯煲工作過程1).準備階段：(米量及吸水時間推算)將DS1820采集到的初始溫度值儲存起來，然后不斷改變 PWM的占空比，使加熱器功率逐漸加大，比較每個循環(huán)周期的溫度值，用計數(shù)器C1存放所需時間，當溫度到達30C時，保持占空比不變，并估算出溫升率，查找事先給定的溫升率 一米量關系表，大致估算出米量，并確定吸水時間，用 定時計數(shù)器T1來控制吸水階段。2) .工作過程當定時器T1時間到時，以恒定的比率加大占空比，同樣將測采

7、集到的 溫度值進行循環(huán)比較，當溫度達到100C時，保持恒定功率進行加熱。直至鍋內(nèi)水干，鍋底溫度達到 110C時，逐步減小功率供給，進入補炊階段，補 炊階段的時間同樣通過經(jīng)驗推測，預先制定“米量一一補炊時間”關系表進行查閱，啟動定時器 T1對補炊時間進行控制。3) 保溫階段T1定時時間到，啟用 BELL，并將紅色LED信息清零，黃色 LED燈置 于高電平“ 1 ”，并且逐步減小占空比至溫度為70C時保持恒定進入保溫階4、總結(jié)由于電飯鍋采用了模糊邏輯控制，模仿人的思維方式，又結(jié)合準確的條件判斷，能準確檢測到電飯煲內(nèi)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。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較低，性價比高。此次對智能