1、单片机模糊控制在电饭煲中的应用摘 要：介绍用新型 HT46R47 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。-摘关键词：单片机；模糊逻辑；电路设计；抗干扰；温度采样；电饭煲 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 AD 型 HT46R47 单片机为控制核心的控制电路。引脚如图 1 所示。他的主要特性如下：工作电压：f SYS4 MH
2、z：2255 V；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；2 04814 位的程序存储器 PROM；648 位的数据存储器 RAM；在 VDD5 V 且系统时钟为 8 MHz 时，指令时钟为 05s；四通道 9 位的 AD 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。11 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，MCU 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，
3、发出声音报警提示。12 硬件电路设计（1）MCUMCU 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 3 中，R t是负温度系数的热敏电阻；与 R1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MCU 通过 PB1 输出方波控制信号，通过电容偶合、
4、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 MCU 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，PB1 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MCU 通过 PD0 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 37 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 IO 口设
5、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 MCU 产生必要的工作条件，用于提供 MCU 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。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t01t 02。在典型的 750 W 电饭锅应用中取值如下：t12 min，t 230 s，t 35 min，t014 min，t 028 min 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 6070所需时间 t，t 是与锅内米和水的质量成正比的
6、；（3） （b）阶段：以 t1 为时间单位，测量起止温度 T1，T 2 当 T1T 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 t01，t 02 做比较，选择适当的加热功率进行加热；（5）以 t2 为时间单位，测量起止温度 T1，T 2，当 T1T 2 时为水干状态，停止加热；（6）用余热加热米钣 t3 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。
