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1、基于51单片机实现智能电饭煲功能的设计与实现目 录前言3第1章 绪论4第1.1节 智能家电概述4第1.2节 本课题主要任务5第2章 智能电饭煲整体设计6第2.1节 硬件整体框架6第2.2节 软件整体框架7第3章 智能电饭煲硬件部分的详细设计9第3.1节 单片机外围电路设计9第3.2节 时钟电路设计11第3.3节 复位电路设计11第3.4节 EEPROM扩展电路设计12第3.5节 显示电路设计12第3.6节 蜂鸣器电路设计13第3.7节 键盘接口电路设计13第3.8节 温度传感器电路设计14第4章 智能电饭煲软件部分的详细设计15第4.1节 理想的最佳煮饭方法15第4.2节 煮饭功能模糊控制器1
2、6第4.3节 米量的模糊推理18第4.4节 副加热盘的模糊控制20第4.5节 整体软件流程图25结论32参考文献33致谢34附录35整体电路图35部分源程序36- i -基于51单片机实现智能电饭煲功能的设计与实现【摘要】：电饭煲是人们日常生活中最普遍的家用电器，随着人们生活水平的提到，电饭煲也日趋智能化，本课题主要基于家电智能化的背景下，根据智能电饭煲的发展和现状，探讨智能电饭煲如何实现智能化的煮饭、预约、再加热等功能。本文参考的是美的电饭煲，在本设计中实现了其控制面板上的大部分功能，在讨论炊煮时温度控制方面，本文主要采用模糊控制技术实现其加热温度的控制。在硬件设计上，论文设计了以INTEL
3、公司的8052单片机为核心的控制电路，包括复位电路、振荡电路、LCD显示电路、按键扫描电路、数字温度传感器电路、EEPROM扩展电路和时钟电路。在软件设计上，首先根据各个功能的典型最佳炊煮温度曲线编写出调试（测试）程序，通过调试程序找出针对产品的对应各个功能的最佳炊煮温度曲线。针对煮饭功能，提出了易于实现并且有效的米量与实时温度控制的模糊控制理论，制定了不同的煮饭功能对应的炊煮模糊控制方案。【关键词】：电饭煲；单片机；炊煮曲线；模糊控制；Abstract : Rice cooker is the most common household electrical appliances in da
4、ily life. As people life standard motioned, rice cooker has become more and more intelligent. This topic is based on the background of home appliance intelligent, according to the development and status of intelligent rice cooker. Discussing how to realize the intelligence function of cooking rice ,
5、 booking and reheating. This topic reference of Midea rice cooker .Realizing most of function from the control panel .When the discussion of temperature control of boils. This topic mainly adopts the fuzzy control technology to achieve its heating temperature control.About the hardwareit is designed
6、 in detail that includes the controlling circuits that are based on MCU8052which is made in USAThe peripheral circuits include reset circuit, oscillation circuit, key scanning circuit，LCD drive circuit and INTl circuit ( power detecting circuit)About the softwareaccording to the typical and best coo
7、king curves of each function，the debugging program is programmed firstlyThen，the best cooking curves，that are applicable to the rice cooker，are found out by the debugging programAccording to cooking rice methoda one-dimension fuzzy controller that can calculate the weight of rice and the heating pow
8、er more easily is designedDifferent kinds of fuzzy control ways that correspond to different cooking functions are provided in the PaperKey words: Rice cooker；MCU；Cooking curves；Fuzzy controller；前言电饭煲因其安全、简便、实用而普及到千家万户。随着科技的不断发展，这类小家电也在不断的完善和提升自己，并向着智能化、节能化、网络化的方向发展。本课题研究的是智能电饭煲的硬件和软件的设计以及煮饭功能的实现过程。
9、智能家用电器不仅仅实现了产品的原始属性，更融入了我们人类的智慧结晶。随着以计算机技术为核心的信息技术，特别是数字化技术、多媒体技术和网络技术的飞速发展，智能家电产业也在迅速崛起。世界著名的电脑和家电企业如IBM、夏普、微软、英特尔、松下、NEC、东芝等都大力开发研制自己的智能家电产品，我国的许多公司如联想、长虹、海信、TCL、海尔等也都投入到智能家电的开发工作。作为传统家电代表，电饭煲也已融入到系统化的信息家电系统中，它的功能已不再只是单纯的煮饭，功能齐全、操作简便、人性化的界面，烹调过程自动化，甚至是网络控制的信息化电饭煲已成为现代人的新需求。伴随着生活水平的提高，电饭煲的智能化和网络化将成
10、为一种趋势，机械式饭煲必将退出市场舞台。第1章 绪论第1.1节 智能家电概述所谓智能化家电，是指运用现代最新科技研制开发的新一代具有智能功能的家用电器。它所涉及的高新技术领域十分广泛，其中包括：多媒体技术、数字技术、模糊控制技术、太阳能技术、专家系统、人工智能、生物技术等。而人工智能的载体通过传统的逻辑电路实现显然是不现实的，而通过嵌入式系统就能轻松实现。嵌入式系统是将计算机硬件和软件结合起来，构成一个专门的计算装置，完成特定的功能和任务。在嵌入式系统中，单片机是最重要也是应用最多的智能核心器件。从结构的角度讲，由于单片机是嵌入家用电器内部并作为核心部件，故智能家用电器的结构体系很明显就是一个
11、嵌入式系统4。1.1.1. 嵌入式家电的发展现状嵌入式系统应用到家用电器中，并作为核心控制部件，早已成为了一种历史趋势。在中国市场上销售的家用电器，应用了嵌入式微控系统的智能产品层出不穷。正是基于这一美好的前景，本课题将嵌入式微控制系统应用到很常见的小家电电饭煲之中。嵌入式系统在小家电上的应用远晚于其在黑色家电及其他大型家电上的应用。日本、台湾等地区对嵌入式小家电的研究及生产要早于其他地区。比较出色的公司主要集中在日本。虽然各个公司的产品各有特色，但是从产品的电器性能来说，都是应用了嵌入式系统，使产品的功能智能化、人性化、小型化、节能化等。当今社会科技发展迅速，人们生活水平迅速提高，家用电器越
12、来越受到人们的重视，许多家用电器制造商都投入大量的人力、资金进行家电的升级和智能化。现在，欧洲、美国、日本和国内的一些家电公司都已提出了智能家电的解决方案，并已实现成品化，尽管各方提出的方案不同，但都本着标准化、开放性、面向未来的宗旨，体现以人为本的设计思路，让消费者全方位的感受数字生活。1.1.2. 家电中的模糊控制技术为了探索人工智能，使电脑模仿人脑，进行更多的智力劳动，模糊数学便应运而生，1965年美因著名系统及控制论专家、加州大学教授Zandeh创立的模糊集合论，在电脑与人脑之间架起了一座桥梁14。与经典控制技术、现代控制理论相比，模糊控制具有以下特点：(1)、 模糊控制是模拟人的直觉
13、或经验，用自然语言描写被控对象的输入、输出关系以及凋节规则，避开了对被控对象建立数学模型的困难。(2)、 对一些很难或根本无法建立数学模型的复杂系统和长时滞、非线性、多因素交互影响的时变系统，应用模糊控制技术可对其实施有效的闭环控制。(3)、 模糊控制具有很好的鲁棒性，对参数的变化适应性强，具有较好的抗干扰能力，消除了常规控制系统常存在的鲁棒性与灵敏度之间的矛盾，提高了系统的可靠性。(4)、 模糊控制器的设计相对较简单，开发周期短、成本低，用传统控制方法需PC机才能完成的，控制目标用一个8位单片机就可实现，因此它具有很强的渗透性，应用前景十分广泛。当前，模糊技术还处在发展阶段，有待进一步完善。
14、但可以相信，它是一项控制工程领域的高新技术，有着诱人的发展前景和广阔的应用天地。第1.2节 本课题主要任务本课题主要阐述模糊控制在电饭煲中的具体实现，在硬件电路设计的基础上，通过对各功能模块的软件设计，实现对温度的检测和分析，从而得到控制可控硅的导通时间的精确量来控制加热盘功率以实现电饭煲通过模糊控制技术来煮饭的目的，使其达到智能化。本课题主要任务及相关问题： 在硬件上的设计主要以8052单片机为主要控制芯片的功能电路，以模块化的设计理念分别设计温度传感器电路、时钟电路、LCD显示电路、EEPROM扩展电路、蜂鸣器电路、按键电路和温度采集电路。使其具备智能电饭煲基本功能。 在软件上的实现预约、
15、保温、米量推算、智能炊煮和冷饭加热等功能。其中智能炊煮、米量推算和保温功能采用模糊控制技术实现智能化煮饭，外加一些预约、声音、灯光提示等附加功能。 根据人们生活经验中得到的最佳炊煮曲线中的温度信息值与实际采集温度进行对比，经过单片机的模糊推理后来控制可控硅的导通时间，从而实现煮饭的模糊化控制。 主要遇到问题是要实现智能电饭煲预约、炊煮功能所对应的硬件电路该如何选择，在整个炊煮过程中如何进行相应的模糊化控制。其中包括用何种方法进行米量推算。在确定米量后如何进行实时的温度模糊化控制，此问题还包含有如何划分模糊控制器输入的量的隶属度函数，采用何种方法计算控制量，这些问题也是本课题所要解决的。第2章 智能电饭煲整体设计智能电饭煲整体设计包含两部分：硬件的整体设计和软件的整体设计，硬件的整体框架主要是以单片机为核心集合了显示，提示音，温控等功能的外围模块电路。软件整体框架主要是以单片机实施模糊控制为主，实现此功能必需的温度采集模块、时钟定时模块、数据存储模块等1。第2.1节 硬件整体框架硬件的整体框架包括MCU、电源、温度传感器、LCD显示、EEPROM、RTC、加热盘以及按键9。如图2-1所示。按键温度传感器DS18B20EEPROMLCD显示加热盘RTC电源蜂鸣器MCU图2-1
