电饭煲单片机智能控制系统

电饭煲单片机智能控制系统 本科生毕业设计(论文) 中文题目: 电饭煲单片机智能控制系统 英文题目:Intelligent Rice Cooker SCM Control System 院 系: 机械电子工程学院 专 业: 自动化专业 姓 名: 学 号: 指导教师: 起讫时间: 2009.10.20—2010.5.28 本科生毕业设计(论文) 摘要 随着人们生活水平的提高，用微电脑控制的模糊电饭煲已经逐渐走入人们的日常生活。本课题从实际工程出发，对基于模糊技术的电饭煲控制系统设计和应用进行了深入的研究。 电饭煲是一种典型的模糊对象，其特性随着其装载物的量和种类的不同而大大不同，而煮饭功能则是电饭煲的主要功能，同时也是衡量电饭煲控制系统优劣的关键功能，因此，本文在控制系统的软件设计方面重点研究了电饭煲的煮饭功能。准确地判断出米量是电饭煲能够实现最佳控制效果的重要保障。所以，本文着重讨论了在电饭煲煮饭过程中，如何利用模糊推理法进行米量的判断。首先通过大量的前期实验和测试，在具体了解米量的大小给系统的状态带来的影响的基础上，选用合适的输入变量用“试错法”设计了一种二维的模糊推理机，并详细讨论了其推理过程。 本文实际设计和实现了一种模糊电饭煲控制器。在系统硬件方面，讨论了模糊电饭煲控制系统的硬件结构。在软件方面，研究了模糊电饭煲控制系统的软件控制流程并给出其流程图，同时重点介绍了根据推理结果设计的米量判断程序的流程。 最后 ，本文针对模糊电饭煲设计和开发过程中参数调整的复杂性问题，提出了一种基于模糊电饭煲参数调整的专家系统。由于在参数调整的过程中同样是利用了煮饭专家的经验，而这些经验是有规律可循的，可以用思路清晰的程序语言表达。 关键词: 电饭煲;模糊推理;试错法;专家系统 1 本科生毕业设计(论文) ABSTRACT With the living quality improved, the micro-computer controlled electrical cookers are getting more and more popular. For practical uses, the design and application of a electrical cooker control system based on fuzzy control technology is studied, which aims at am or e effective control strategy. This paper is mainly about the design of a kind of typical fuzzy object一electrical cooker, whose characteristics not only varies with the quantity of stuff in it but also varies with what kind of stuff it is. As the result to estimate the amount of rice in round is crucial for control strategy. This paper discusses how to judge the amount of rice in the cooker if the electrical cooker is cooking rice. The differences generated are found out by lots of tests. Two appropriate by the amount of rice variables are selected as the input of the fuzzy reasoning machine to judge the amount of rice and the method "try and error" is applied. Details of the procedures of reasoning are displayed. The controller of the system of the fuzzy controlled electrical cooker is set up. Both the hardware and the software are described in the paper. The main structure of the hardware is described in detail and for each parts, a sort of popular circuit module is shown. The main software flowchart is show to analysis how the cooker works. What's more, procedure of getting the quantity of rice by reasoning is contrived and the main flowchart is shown. With all of these done, the design of aking of fuzzy cooker is still so complicated and hard, so an ES is brought forward in the last chapter to use computers instead of engineers to do the "try and error" thing. The ES is established on the experience of the skilled electrical cooker engineers, which is complicated but well-regulated and could be writen into programs. Keywords : electrical cooker; fuzzy control; try and error; expert system 2 本科生毕业设计(论文) 目录 第1章 绪论......................................................... 1 1.1研究的目的和意义 .............................................. 1 1.2国内外在模糊控制方面的研究及分析 .............................. 1 1.2.1国外在模糊控制方面的研究现状............................... 1 1.2.2国内在模糊控制方面的状况分析............................... 2 1.3国内外在模糊家电方面的状况分析及发展展望 ...................... 2 1.4主要研究内容 .................................................. 3 第2章 电饭煲的模糊控制器设计...................................... 4 2.1引言 .......................................................... 4 2.2模糊电饭煲的工作过程 .......................................... 4 2.3模糊控制的基本思想 ............................................ 5 2.3.1炊饭量的模糊推理........................................... 6 2.3.2二维模糊推理机的设计....................................... 8 2.3.3输入变量的选取............................................. 9 2.3.4模糊控制规则的语言描述.................................... 12 2.3.5加热功率的模糊控制........................................ 14 第3章 电饭煲控制系统的设计........................................ 16 3.1系统的总体控制方案设计 ....................................... 16 3.2电饭煲硬件系统构成 ........................................... 16 3.3电饭煲控制的硬件电路设计 ..................................... 18 3.4电饭煲控制系统的软件设计 ..................................... 20 3.4.1煮饭工作过程的软件设计.................................... 21 3.4.2米量模糊推理机算法流程设计 ............................... 23 第4章 基于模糊专家系统电饭煲控制的设计........................... 27 4.1引言 ......................................................... 27 4.2模糊专家系统电饭煲控制的设计 ................................. 27 4.3模糊专家系统电饭煲控制的结构 ................................. 28 4.4系统工作原理 ................................................. 29 结 论.............................................................. 32 经济....................................................... 34 致 谢.............................................................. 35 参 考 文 献........................................................ 36 附录A ............................................................. 38 附录B ............................................................. 39 3 本科生毕业设计(论文) 第1章 绪论 1.1研究的目的和意义 在科学技术进步、日新月异的今天，节能、高效、环保的观念逐渐深入人心，人们对家电智能化的要求也越来越高。本文研究的一种模糊控制的微电脑电饭煲正是智能化家电的典型代表。基于模糊控制的电饭煲能够判断出米量的大小，并对不同的米量选择不同的加热方案，因此不但控制效果好，而且高效、节能。微电脑控制的电饭煲还可以实现预约、记忆等功能，大大方便了人们的生活。 本文从实际工程出发，对模糊控制的微电脑电饭煲进行了深入的研究，主要讨论了一种准确判断米量的方法，真正实现了电饭煲的模糊控制。这对电饭煲控制程序的研究将是很有意义的，将使之在高效、节能方面做得更好。 1.2国内外在模糊控制方面的研究及分析 1.2.1国外在模糊控制方面的研究现状 自从1965年美国的控制论专家L.A.Zadeh教授创立了模糊集合论以来，将模糊集合理论运用于自动控制而形成的模糊控制理论，在近年来得到了迅速的发展。模糊控制作为智能领域中最具有实际意义的一种控制方法，已经在工业控制领域，家用电器自动化领域和其他很多行业中解决了传统控制方法无法或者是难以解决的问题，取得了令人瞩目的成效。已经引起了越来越多的控制理论的研究人员和相关领域的广大工程技术人员的极大兴趣。随着计算机及其相关技术的发展，模糊控制也由最初的经典模糊控制发展到自适应模糊控制、专家模糊控制和基于神经网络的自学习模糊控制。其实现方式也由最初在微型机(单片机)上用软件方法实现发展到应用模糊控制开发出模糊计算机进行直接控制。但是我们也应该看到，模糊控制的理论和应用虽然已经取得了很大的进展，但是就目前的状况来看，尚缺乏重大的突破，因此模糊控制无论在理论和应用上都有待于进一步的深入研究和探讨。 目前，最令模糊控制专家们感兴趣的是模糊逻辑同神经网络算法的结合。神经网络在知识的获取方面表现卓越，它能够生成无须明确表现知识的规则和具有强大的自学习能力。而模糊技术的优点在于可以用模糊性的自然语言表现知识，和可以用简单的max-min运算实现知识的推理，但在知识的获取方面十分脆弱。模糊逻辑同神经网络算法互相结合，取长补短，可以通过学习自动地进行模糊规 1 本科生毕业设计(论文) 则的产生和修改，从而在智能控制方面产生强大的威力。 1.2.2国内发展状况分析 在我国，模糊控制技术的研究起步较晚，近年来，随着模糊家用电器的兴起，模糊控制在各个领域的应用获得了飞速的发展，同时培养了一大批进行模糊控制研究的优秀人才。但总的来说，在我国，模糊控制的应用水平落后于模糊控制理论方面的研究。这主要是因为研究者常常把模糊控制器的设计分成几个独立的部分来进行，如隶属度函数的确定，规则的获取，控制器的合成等。这样做的好处是把问题简单化，便于初学者上手，快速进行问题的分析和解决。但是这样做带来的问题是很难对设计好的系统进行理论分析和设计优化。当然，在我国，也有一批学者走在了模糊控制理论研究的前列。如，作为模糊论的创始人L.A. Zadeh的学生，香港科技大学的王立新教授，在模糊系统与模糊控制理论领域做出了很大贡献，给模糊系统与模糊控制理论带来了三个突破，具体是: (1)证明了一类模糊系统是万能逼近器; (2)发明了Wang-Mendel方法，实现从数据中获取模糊规则; (3)提出了一种能够确保稳定的自适应模糊控制器的设计方法。 1.3国内外在模糊家电方面的状况分析及发展展望 在智能家电的研究方面，日本走在世界的前面。资料统计表明，目前日本家用电器的单片机使用率在85%--94%之间，其中使用模糊控制的家电产品约占50%。日本甚至在几乎所有的模糊控制应用领域都在世界上领先。日本在九十年代初期就有模糊家电问世，而那时我国的模糊家电尚未起步。现在，在家电控制器中应用模糊控制在我国受到普遍重视。由于我国家电行业的飞速发展，模糊家电在我国大有可为。 目前看来，模糊家电的发展有三大发展动向: (1)进一步扩大传感器的组合利用多个传感器的功能组合可以不断改进家电的控制技术，而对多个量采样后再进行综合判断正是模糊家电之所长。 (2)与AI(人工智能)和神经网络技术相结合如前所述，与AI(人工智能)和神经网络技术相结合将进一步提高模糊家电的智能化水平。 (3)模糊家电网络化随着网络经济的逐步发展，未来的家用电器必将改变目前这种单机运作的模式，而具有与Internet网通信的能力。家用电器走网络化的道路，这也是当今家电产业发展的趋势之一。 2 本科生毕业设计(论文) 1.4主要研究内容 本课题以单片机为主要手段，以电饭锅为控制对象，将模糊控制技术应用于电饭锅的开发方面，由于在电饭锅的模糊控制当中，许多前辈已经做了大量卓有成效的工作，即使在今天，模糊电饭锅在市场上也是比比皆是。本文在借鉴前人工作的基础上，研制出了一种模糊电饭煲控制系统，并重点研究了如下内容: (1)在进行大量测试及实验之后，提出一种新的判断米量的方法，并取得良好的应用效果; 研究了电饭煲硬件控制系统，重点研究了低成本化设计方法; (2) (3)根据新的米量判断方法，设计了相应的软件控制程序; (4)提出一种基于模糊电饭锅参数整定的专家系统，以提高电饭锅设计开发的效率。 3 本科生毕业设计(论文) 第2章 电饭煲的模糊控制的设计 2.1引言 电饭锅作为一个模糊控制对象，其特性的影响因素是多方面的，如结构、、发热盘的形状、甚至是顶盖出气孔的大小对其吸热散热特性都有影响。当然，在电饭锅煮饭的过程中，米量的大小对其吸热散热特性的影响是最大的。米量的大小甚至影响到烹调的工艺过程。换句话说，电饭锅必须对不同的米量采取相应的不同的控制方案和工艺过程，才能达到期望中的效果。所以，在其它因素(如结构、材料、发热盘的形状、顶盖出气孔的大小等)一定的情况下，对米量进行模糊判断是决定控制效果好坏的关键.为了选取合适的输入量进行米量的判断，首先必须了解模糊电饭锅的煮饭工艺曲线. 2.2模糊电饭煲的工作过程 从煮饭专家的角度来看，米饭的成熟需要经过如下八个阶段:稳定、吸水、集中加热、落水、沸腾、间歇加热、炯饭和保温。在上述八个阶段中电饭锅底部温度曲线的变化过程如图2-1所示。 图2-1电饭煲底部温度曲线图 Fig.2-1The temperature curve of cooker 大量的实验研究表明，电饭煲中的米水混合物在经过下面的几个阶段后将能够最终成为无论硬度和戮度都令人满意的米饭。以下对各阶段进行简要介绍。 (1)稳定阶段 这一阶段的目的是对开始煮饭时电饭锅的初始状态进行判定。开始煮饭时水和锅的状态并不一定是一致的，有可能是热锅冷水，或是热水冷锅。这一阶段就是采用记时等待的办法，等待大约3,4分钟的时间，使锅和水的状态达到一致，以便对初始的煮饭状态做出准确的判断。在稳定阶段结束的时候读出 4 本科生毕业设计(论文) 底部温度、顶部温度的值，值的高低，将对以后的过程产生不同的影响。 (2)吸水阶段 大米在正常状态的含水量较低，吸水阶段的工作目的就是使大米的含水量升高，以便在加热阶段能够使大米的加热趋于均匀，热量透到大米的芯部，提高米饭的质量。这一阶段的水温应该低于55?，否则会使大米中的淀粉a化，影响吸水的效果。 (3)集中加热阶段和落水阶段 集中加热阶段是对锅进行全功率的加热，使锅底的温度迅速上升，但在米量较大的情况下，锅内上表面的水温远远低于锅底的温度.落水阶段就是停止加热使锅内上部的水和下部的水形成充分的对流，使锅内上下温度基本达到一致，所有的米都能均匀受热。在这个阶段中，大米继续吸收水分，并且在较高的温度下开始了淀粉的a化。 (4)沸腾阶段 沸腾阶段使电饭锅内的温度保持在100?的水平。这个过程使大米做深度吸水，并且在较高的温度下促使大米中的淀粉a化。大米充分吸水后，锅内的水进一步减少，锅底渐渐趋于干燥，当锅底的水分减少到一定程度，锅底温度就会迅速上升，这时沸腾过程结束。 (5)间歇加热和炯饭阶段 炯饭阶段的目的就是使热量透到米饭的芯部，使之充分受热而内外质量趋于一致。也就是使米芯的淀粉a化。炯饭阶段还使大米外部的水分一部分深透入米芯，促使内部的成熟变化，另一部分蒸发掉。这样就使得整粒米饭内外一样。间歇加热的目的就是使锅内的温度达到炯饭的温度，当达到一定的温度时，停止加热或小功率加热，由饭锅利用余热对米饭进行热炯，炯饭结束后，米饭将完全成熟，无论硬度或薪度都令人满意。 (6)保温阶段 保温阶段的目的是在人们尚未准备食用的情况下，将电饭锅中的米饭保持在72?的水平。实验研究表明，这样的一条曲线作为温度控制的标准可以煮出质量优良的米饭。而这样一条曲线是机械式电饭锅不可能实现的，在电饭锅煮饭过程中实现这样一条曲线本身就是借鉴了煮饭专家的经验，模仿了人的行为，这本身就是智能化的，模糊化的。 2.3模糊控制的基本思想 模糊控制是一种计算机数字控制，所以其控制系统框架同一般的数字控制系统一样，只不过它的控制器是模糊控制器。模糊控制器的控制规律由程序实现，在实现的过程中要经过以下三个步骤:输入量的模糊化、模糊推理和输出量的解模糊。在模糊控制过程中，将测到的过程精确量转化为模糊量，再经过根据经验 5 本科生毕业设计(论文) 总结成的若干模糊规则和必要的模糊处理后，模糊判断系统根据输入的模糊信息按照控制规则和推理法则，做出模糊决策，然后输出解模糊后的控制量并作用于执行系统，完成控制动作，且这种动作是以精确量表现出来的。 (1)模糊化 模糊化是将模糊控制器输入量的确切值转换为相应模糊语言变量值的过程，此相应语言变量值均由对应的隶属度来定义。在实际应用中，常常选择三角形作为语言变量的隶属度曲线。在模糊化的过程中，一般利用最大隶属度原则，即在语言集中选择该元素对应的隶属度最大的语言变量，作为该项确切值的模糊子集。 (2)模糊推理 模糊推理包括三个组成部分:大前提、小前提和结论。大前提是多个模糊条件语句，构成规则库;小前提是一个模糊判断句，又称事实。模糊推理就是以已知的规则库和输入变量为依据，基于模糊变换推出新的模糊命题作为结论的过程。 (3)解模糊 解模糊是将模糊推理后得到的模糊集转换为用作控制的数字值的过程。它的目标是产生确切的控制动作，应该能够最好的反映出推理出的模糊控制动作分配的可能性。常用的方法有最大隶属度法、加权平均法和重心法。 目前，实用模糊逻辑控制常用的方法有查表法和软件模糊推理等。查表法是将输入的隶属度函数、模糊控制规则和输出隶属度函数都用表格来表示，从输入量的模糊化、模糊推理和模糊判决都通过查表来实现。软件模糊推理的模糊化、模糊推理和模糊判决三个过程都用软件来实现。对于本文研究的米量和加热功率模糊推理机来说，其推理过程是开环的，模糊推理机只包含输入量的模糊化、利用规则的模糊推理及输出量的解模糊，隶属度函数、模糊控制规则可以用表格来表示，模糊推理机的最终输出量为具体米量的值和加热功率的值。 2.3.1炊饭量的模糊推理 因为影响炊饭量检测的因素众多，所以不能采用称重传感器或其它直接测量的方法，而只能用温度传感器测出饭温信号，利用模糊推理，组成测定饭量的软传感器，最后通过模糊决策来判断米量的值。其结构框图如图2.5所示。 6 本科生毕业设计(论文) 模顶部传感器 糊 导出当锅底A/D 逻模清饭温度一致时，辑糊晰量 达到顶部温规化 化 度所用时间 底部传感器 则 表 图2-2 饭量测量软传感器框图 通过实验和分析，发现几种有代表性的电饭煲均在预热段进行米量推理过程。但是，若在预热段对米量进行推理，会受到初始水温和环境温度的严重影响，而难以得到准确的判断。 实验表明，当米水经过吸水阶段之后，锅内温度处于60?左右，在此基础上再进行加热和推理，能排除初始水温不一致的影响，因此，控制器采用在加热阶段来进行米量的推理是更为可行的选择方案。图2.3是在室温20?下，采用DUT4000温度采集模块测量的电饭煲样品用标准煮饭模式炊煮3杯和10杯大米的温度曲线图，其中3杯、10杯表示米量的大小(每杯大米O.15Kg )，a是3杯米底部温度曲线，b是10杯米底部温度曲线，c是3杯米顶部温度曲线，d是10杯米顶部温度曲线。 由图2.3可见，不同米量下的底部温度从60?上升到100?的时间差别并不是很大;从底部温度60?加热到顶部温度60?在不同米量下的时间差别却很显著，当米量少(3杯)时，底部加热产生的热量很容易从底部渗透到液面的顶部，产生对流，底部温度到达100?时顶部温度为40?;反之，当米量很大(10杯)时，热量很难从底部渗透到液面的顶部，底部温度到达100?时顶部温度仅为30?，从图2.3中还可以发现，当顶部温度在40?到80?之间的线性度比较好，而这个阶段对应着加热阶段的主上升期，所以，在加热阶段的主上升期来进行米量判断原则上比较合适。 7 本科生毕业设计(论文) 图2.3实验用样品3、10杯大米温度曲线图 但通过研究发现，最终发现利用试错法对米量进行二维模糊控制来判断更为准确。 2.3.2二维模糊推理机的设计 模糊控制器的设计方法可以分为两类:试错法(trial-and-error approach) 和理论法(theoretical approach)。在试错法中，首要任务是建立一个模糊IF-THEN规则集合，规则可以通过总结经验知识而得到，也可以通过精心组织的问卷向领域内专家请教而得到;然后，基于这些模糊IF-THEN规则建立模糊控制器;最后，在实际系统中检验模糊控制器，如果性能指标不满意，则对上述规则进行细微调整或通过反复用试错法进行再设计，直至效果达到指标要求为止。用理论法进行设计，模糊控制器的结构和参数是以保证某一性能标准(如，稳定性)为设计原则的，显然，一种适合本文所述的模糊推理机的设计方法为试错法。其设计方法可以概括为以下三步: (1)分析实际系统并选择状态变量和控制变量。状态变量应能描述系统关键特性，控制变量应该能够影响系统的状态。状态变量是模糊系统的输入，控制变量是模糊系统的输出。本质上说，这一步骤界定了模糊控制器的应用范围。 (2)推演连接状态变量与控制变量的模糊规则。本文所使用的IF-THEN规则是自我总结归纳的经验并以语言表达出来。 (3)将推演出的模糊IF-THEN规则组合成模糊系统，并检验此模糊系统作为控制器的闭环系统。机试运行带有模糊控制器的闭环系统，如果不满意其性能指标， 8 本科生毕业设计(论文) 则对其进行微调或再设计，并重复此过程，直至效果满意为止。 下面将对本文使用的，以试错法设计的米量模糊推理机的具体设计过程进行详细介绍。2.3.3输入变量的选取 从理论上来说，模糊控制器的维数越高，控制越精细。但是维数过高，模糊控制的规则将变得过于复杂，控制算法的实现相当困难。这也是人们普遍采用二维模糊控制器的原因。本文采用的同样为二维的模糊控制器，这也是出于对控制效果及计算量的综合考虑.输出量是米量的大小，输入量是底部温度达到100?时的顶部温度的值Tbot100和底部从50?上升到100?的时间长度t100.之所以选取Tbot100和t100作为米量的判断量，是因为米量的差异对这两个量的影响最大。米量越大，t100越大而Tbot100越小。在实际测试过程中发现Tbot100的变化相对更为显著。图2-4为经过处理后的测试数据。 图2-4相同电压不同米量下顶、底温度图 图2-4中纵坐标为温度(单位为?)，横坐标为时间(单位为分钟)。10cup,5cup,2cup表示米量的大小，分别表示十杯、五杯、二杯。由图可见，不同米量下的温度从50?上升到100?的时间差别并不是很大;反倒是底部温度到达95?时的顶部温度在不同米量下差别更为显著。当米量少时，底部加热产生的热量很容易从底部渗透到液面的顶部，米量为2杯米时，底部温度到达95?时的顶部温度可高达80?;反之，当米量很大时，热量很难从底部渗透到液面的顶部，底部温度到达95?时，顶部温度甚至可能维持初始水温不变.可以单纯地选取了集中加热时间t100作为米量的判断量，但由于当底部加热丝功率很高时， 9 本科生毕业设计(论文) 不同的米量带来的温度从50?上升到100?的时间的差别会比较小，从而导致判断不准确;也可以单纯地选取Tbot100作为判断量，选择顶部温度作为判断量有其明显的优点，那就是分档值拉得很开(即其隶属度曲线可以相对很尖)，在正常情况下判断准确，但顶盖温度容易受到初始水温的影响，同样导致判断不准确。因此，本文综合了集中加热时间t100和顶温Tbot100为判断依据，进行米量的推理。 如前所述，在米量的推理过程中使用了二维模糊推理机，模糊推理机的结构示意图如图2-5所示。 图2-5模糊推理机的结构示意图 Fig.2-5 The configuration of the fuzzy inference engine 其中，INPUT 1为顶温Tbot100, INPUT2为集中加热时间t100。本文所述的米量推理机是严格按照模糊控制器的试错法来设计的。下面将讲述其具体推理过程。 输入量和输出量的模糊语言描述顶部温度值Tbot100的大小分为六 档，语言描述为很高、较高、偏高、偏低、较低、很低，其对应的模糊子集为 {PB，PS, PO, NO, NS, NB} 量化为七个等级，则有 Tbot100= {-3，-2，-1, 0, 1, 2, 3} 其对应的隶属度曲线选用三角形和Z形函数，主要是为了计算简单。其语言变量的隶属度曲线图如图2-6。 10 本科生毕业设计(论文) 图2-6 Tbot100隶属度函数 选用这种形状的隶属度函数还是为了同MATLAH中的隶属度函数配合，后面将会提到，鉴于具体计算过程的复杂性，本文所述的模糊推理过程实际上是在MATLAB的FUZZY LOGIC工具箱下完成的。因此，所选用的隶属度函数曲线实际上是MATLAB提供的曲线。 由图可得如表2-1所示的模糊变量的赋值表。 集中加热时间的语言描述分为五档，分别为很长、长、中等、短、很短， 其对应的模糊子集为 {PB，PS，O, NS, NB} 同样量化为七个等级，则有 t100= {-3,-2,-1,0,1,2,3} 表2-1 Tbot100赋值表 对应的隶属度曲线选用三角形和Z形，如图2-7所示。 图2-6 t100隶属度函数 Fig.2-6 The membership function of t100 对应的模糊变量赋值表见表2-2。 11 本科生毕业设计(论文) 表2-2 t100隶属度表 Table 2-2 Membership of t100 米量R分为五档，语言描述为很大、较大、中等、较小、很小，对应的 模糊子集为 {PB，PS, O, NS, NS}; 同样量化为七个等级，则有 R={-3,-2,-1,0,1,2,3 } 采用和t100相同的隶属度曲线，故米量R的赋值表同上表2-2。 2.3.4模糊控制规则的语言描述 依据工程师的经验，关于米量的推理规则可以描述为: 如果顶温很高，且加热时间很短，则米量很小; 如果顶温很高，且加热时间较短，则米量很小; 如果顶温很高，且加热时间中等，则米量很小; 如果顶温很高，且加热时间较长，则米量很小; 如果顶温很高，且加热时间很长，则米量很小; 如果顶温较高，且加热时间很短，则米量很小; 如果顶温较高，且加热时间较短，则米量很小; 如果顶温较高，且加热时间中等，则米量中等 如果顶温较低，且加热时间很长，则米量很大; 如果顶温很低，且加热时间很短，则米量很大; 如果顶温很低，且加热时间较短，则米量很大; 如果顶温很低，且加热时间中等，则米量很大; 如果顶温很低，且加热时间较长，则米量很大; 12 本科生毕业设计(论文) 如果顶温很低，且加热时间很长，则米量很大; 等30条规则，总结成表格的形式，可得语言变量的判断规则表，如表2-3所示。 表2-3 语言变量的判断规则表 4所示的模糊判断规则: 由此可得表2- 表2-4 模糊判断规则表 建立模糊推理器的推理规则由上述规则表可见，手动控制规则的条件语句为IF A且B则C(即IF A AND B THEN C)的形式，由似然推理的MAMDANI推理方法，其对应的模糊关系为: R=(AC)(BC)=ABC，,，，， 对于推理规则(1)如果顶温很高，且加热时间很短，则米量很小，即: R1=TPB X tNB X RNB 同理 R2=TPB X tNS X RNB R3=TPB X tO X RNS R4=TPB X tPS X RNs R5=TPB X tPB X RNs 13 本科生毕业设计(论文) R6=TPS X tNB X RNB „„ R26=TNB X tNB X RPS R27=TNB X tNS X RPB R28=TNB X to X RPB R29=TNB X tPS X RPB R30=TNB X tPB X RPB 总的控制规则为 R=R1+R1十R3十„„+R29十R30 (2-6) R应该是一个(7X7) X6的矩阵。R是控制规则的总和，由基于模糊关系R的MAMDANI推理法，对任意一组精确输入量Tbot100和t100，由模糊集合的合成运算，即可得到输出的基于隶属度的米量的模糊向量，通过适当的解模糊处理，即可得到精确的米量的值。 2.3.5加热功率的模糊控制 模糊控制电饭煲加热控制是逼近最佳加热曲线进行的，在沸腾阶段的加热功率Pw直接影响着米饭的质量。在实际应用中，利用加热时间占空比参数Tp来替代Pw。通过改变Tp，可改变热元件上的有效电压U，从而改变热元件的加热功率Pw。这里取32s为一个周期(在小段时间内可以取16s为一个周期)，通过调节这32s中主辅加热器的通断来控制电饭煲加热的功率Pw。综上所述，在沸腾阶段，不同的米量要采用不同的底部Pw，这是建立以米量Q为输入，底部Tp为输出，实现对Pw控制的一维模糊推理过程原因所在。 在保证可以实现最佳加热曲线的前提下，以简化算法，易于实现为原则，可以设计一个一维的模糊控制器，其输入是米水总量Q，输出为底部加热器的Tp。根据Q的模糊化，将输出变量的隶属度函数。定义为单点，底部加热器Tp的单点隶属度函数如图2.8所示。 图2.7输出变量的单点隶属度函数曲线 14 本科生毕业设计(论文) 模糊控制器在不同米种和不同煮饭模式的控制规则如表2.3所示。 表2.5底部加热功率控制规则表 表中，模式一表示非什锦米的标准、精煮、稍硬、稍软、煲仔模式;模式二表示非什锦米的高速、寿司、咖哩模式;模式三表示非香米的少量米模式;模式四表示香米的少量米模式;模式五表示什锦米模式。 15 本科生毕业设计(论文) 第3章 电饭煲控制系统的设计 前两节给出了电饭煲的炊煮工艺流程和模糊控制器的设计，这一节将重点阐述电饭煲控制系统的的实现。由于电饭煲属于一种家电产品，所以，在硬件实现时要充分考虑到成本、易用性等因素。? 3.1系统的总体控制方案设计 电饭煲工作原理如图2.8所示。上电后，系统进入待机状态，此时系统可接受用户的功能选择，用户所选功能通过显示电路显示出来，当用户按下相应按键时，MCU可以对温度进行检测，对各种功能进行相应的加热控制。各种功能结束时，会发出相应的报警提示。 时钟与复电源/电池 位电路 供电电路 MCU 声音报警显示/按键 电路 电路 加热执行测温电路 电路 图2.8电饭煲硬件工作原理框图 3.2电饭煲硬件系统构成 系统选用以低成本、功耗小、性能良好的8位A/D with LCD型HT46R65单片机为控制核心的控制电路。HT46R65的引脚如图2.9所示。 16 本科生毕业设计(论文) 图2.9 HT46R65引脚配置图 它的主要技术特性如下: (1)高性能RISC结构 (2)低功率完全静态CMOS设计 (3)工作电压:在4MHz下，由2.2V到5.5V;在8MHz下，由3.3V到5.5V (4)功率损耗:在5V/8MHz下，典型值为3mA(针对ADC除能时的晶体振荡器);不使用看门狗定时器时，3V下静态(standby)电流小于l uA (5)周期时间:在8MHz系统时钟下指令周期达到0.5us 17 本科生毕业设计(论文) (6)温度范围:工作温度-40?到85? (工业级规格); 储存温度-50?到125?它的主要内核特性: (1)程序存储器:8K X 16 ROM (2)数据存储器:384 X 8 RAM (3) LCD驱动:41X2, 41X3或40 X 4 Segments (4) 16层硬件堆栈 它的主要周边特性: (1) 20个具有上拉功能的双向输入/输出口 (2) 10位多通道A/D转换器 (3)内部LCD驱动及专用的LCD存储器 (4) 2个外部中断输入 (5) PFD输出 3.3电饭煲硬件电路 (1)电源/电池供电电路 电源/电池供电电路如图2.10所示。带中心抽头的变压器和整流二极管D4, D5构成了全波整流电路，C3和C4为滤波电容。当交流电源供电时，通过对分流 ,电阻R2和限流电阻R3的适当取值，使三级管Q1饱和导通，这样使VDDV1。而VDD通过负载作用于Q2的发射极，通过估算知，Q2处于放大状态，VDD比Q2发射极电压高出约5V, Q2的发射极构成了数字地。二极管D6处于截止状态，电池电路断路。当电源掉电，电池供电时，Q1和Q2都截止，D6导通，VDD对数字地约等于电池电压3.5V，此时V1悬空。图中有两个保险丝，一个是限流保险丝，另一个是热保险丝。当锅底温度过高时，热保险丝会自动熔断，起保护作用。 18 本科生毕业设计(论文) 图2.10电源/电池供电电路图 (2)时钟与复位电路 系统采用4MHz晶振作为系统时钟振荡器，RTC振荡器采用32.768KHz晶体。复位电路采用专用复位芯片BD4723G，该芯片能确保MCU在各种环境下可靠复位。 (3)声音报警电路 声音报警采用蜂鸣器，报警频率由MCU的PFD输出进行控制，通过设置定 ff时/计数器0中的TMROL, TMROH, TMROC，使PFD在PA.3以频率输出，PFDPFD可由下式得出: fsysf, (2.1) PFD162(2，,计数初值) f式2.1中，为系统时钟。可以通过调节计数初值而得到不同频率的声音，sys 系统中分为音乐声音和报警声音两类。 (4)测温电路 测温元件是准确检测温度的关键，采用负温度系数的热敏电阻PXN-51E。电饭煲中有顶部和底部两路温度检测，可以随时监测顶部和底部的温度。 (5)加热执行电路 为了更加均匀的加热，电饭煲中安装了3个加热器:顶部加热器、底部加热器、侧面加热器。其中底部加热器为主加热器，由一个继电器控制。顶部和侧面加热器为辅加热器，并联在一起由双向可控硅进行控制。为了满足额定功率的需要，在主加热器继电器吸合时，辅加热器将短路。在辅加热器执行电路中，由于双向可控硅导通得很快，并且通常流过大电流，这样在交流线上就会产生很大的尖峰，可控硅可以被通过寄生电容耦合进阳极上的尖峰意外地导通，所以有必要设计过零检测电路，它可使双向可控硅在最小电流负载时触发。过零检测电路如图2.12所示。过零检测电路输出的方波输入到MCU的外部中断1输入引脚INT1，这样每当正弦波过零点的时候，都会在INT1引脚产生上升沿或下降沿，从而触发中断，进而触发可控硅。输入到INT1引脚的方波的另一个作用是检测电源是否掉电，如果掉电MCU应该工作在Halt状态。 19 本科生毕业设计(论文) 图2.11过零检测电路原理图 (6)显示/按键电路 显示/按键电路用来完成电饭煲和用户之间的交互。按键电路共有5个按键和一个双向旋转编码器。显示电路分为两部分，一个是发光二极管显示，共有6个单色发光二极管和1个双色发光二极管，另一部分是LCD显示，共有14X4个定制的显示标志，它们在一起用来记录和显示电饭煲运行的各种状态。电饭煲系统整体电路原理图参见附录。 3.4模糊电饭煲控制系统软件设计 模糊电饭煲控制系统的软件框图如图3-6所示。按键检测部分检测用户输入的键值，并分析该键值是否为有效键，如是，则执行相应的按键子程序:A/D采样及分析部分采集温度信号，以备后续程序确定系统当前应该处于何种工作状态，如果采集到的A/D信号有误，则执行相应的报警程序并返回待机状态;接下来程序分析当前正在执行何种功能程序并执行之;输出控制部分受控于功能子程序，显示当前的工作状态并决定当前继电器和可控硅是否工作。 20 本科生毕业设计(论文) 开始 系统初始化及 AD采样 按键扫描 YES 功能一子程序 功能一 …… YES 功能N子程序 功能N 输出控制 及显示 返回 图2-12 系统工作流程图 当然，实际的控制程序要远远复杂于图3-6所示的流程图。实际的程序中还包含了蜂鸣器提示音子程序;上电自检子程序。在检测到断电时，MCU要转入低功耗运行模式，以节约能量，系统重新上电后，还要判断此时系统是否要恢复为断电前的状态，以实现掉电记忆功能。同时，在带有LCD或八段数码管显示的电饭煲程序中，有时要求在工作状态下按下某一按键时，LCD或八段数码管能够显示此时锅底的温度。在这种情况下，还必须进行AD值到温度值的曲线拟合。但是，因为本单片机芯片内含A/D和LCD功能，故上述可省略。 3.4.1煮饭工作过程的软件设计 如前所述，煮饭的过程实际上是要保证电饭煲内的米水混合物要经过图2-4 21 本科生毕业设计(论文) 所示的温度曲线，因此，煮饭功能程序的设计就是围绕这一目的来进行的。当然，在煮饭的过程中，还要进行空锅检测，如此时为空锅，则系统报警后转入等待状态。当煮饭功能结束时，同样要进行报警，以提示用户。一种常用煮饭工作过程的程序流程图见图2-13。 22 本科生毕业设计(论文) 图2-13 煮饭功能流程图 3.4.2米量模糊推理机算法流程设计 米量的模糊推理算法开始于启动加热的瞬间，在底部达到100?时结束， 23 本科生毕业设计(论文) 记住加热时间t并读取此时的顶部温度T，然后根据表2-4的规则进行米量判断。实际上，如表2-4所述的判断规则可由如下五条规则描述: 如果T<-1且t>0，则R=3，否则R=2; 如果T=-1且t>-1，则R=3否则R=2 ; 如果T=0且t>-1，则R=1，否则R}O; 如果T=1，若t>-1，则R=0，否则若t=-1，则R=-1，否则R=-2; 如果 T>l且t>-1，则R =-2，否则R=-3。 用汇编语言描述的实际的算法流程如图2-14所示。 24 本科生毕业设计(论文) 开始 addr=addr1 Y Y T<-1? t>0? Y N addr=addr2 N Y N t>-1? T=-1? addr=addr3 N Y Y T=0? t>-1? N addr=addr4 N Y Y T=1? t>-1? addr=addr5 Y N N t-1? N N addr=addr6 t>-1? Y 查表得控制addr=addr6 量 返回 25 本科生毕业设计(论文) 图2-14米量判断流程图 在实际算法中是没有体现具体米量的值的，这是因为得到米量的值只不过是为了决定后续阶段中的加热功率及温度点。因此，在实际算法中，直接将两个输入量同它们相应的等级值进行比较，得到其所在的等级，从而直接查表得到后续阶段中的加热功率及温度点。 26 本科生毕业设计(论文) 第4章 基于模糊专家系统电饭煲控制的设计 4.1引言 前述三章论述了模糊电饭煲控制系统中模糊推理机的设计，以及如何在一个具体的电饭煲控制系统中实现模糊推理算法，包括硬件保障及软件流程。本章将就电饭煲控制系统实际设计过程中出现的难点问题——参数整定问题进行讨论并试图给出一种解决办法。在准确判断出米量后，程序根据米量的大小要决定后续阶段的加热功率及相应应该达到的温度点。这一过程的参数整定同样是一个“试错”过程，本文讨论的专家系统正是针对参数整定问题提出的解决办法。 4.2模糊专家系统电饭煲控制的设计 完成前述三章所述的设计工作并不意味着开发设计工作已经完成，可以一劳永逸，在软件方面，米量确定后的温度点确定是一个复杂的过程，实验表明，有些阶段的温度点和加热功率要求非常严格，单纯由推理得到的数值在系统实际工作中很难取得良好的效果。这主要是由于对象的差异性引起的。 首先，不同的电饭煲的吸热散热特性存在差异，其次，控制器的元器件本身也存在差异。这就是说，不可能有一种控制器是适合所有电饭锅的。电饭煲在其开发的最终阶段必然要经过一个“测试一调整一测试”的参数整定过程。因此，电饭煲设计工作到最后仍然需要用试错法(Try and Error)对局部参数进行微调，而这一点恰恰是模糊电饭煲设计的难点。往往工程师为了调整某个参数而不得不做大量的测试，这不但浪费了物力，增加了成本，更重要的是浪费了宝贵的开发时间，使开发效率大大降低。有经验的工程师在调试过程中或以少走一点弯路，没有经验或仅有少量经验的工程师为了取得更好的控制效果往往不得不花费更大的时间和精力。另外，在模糊推理过程中需要确定边界分档值，即对应于输入变量Tbot100及t100的七个分档值(-3，-2，-1,0,1,2,3)，而这些分档值只能由测试得到。 以上所述几点均在客观上使得电饭煲开发变得困难而复杂。当然，这是电饭煲开发过程中存在的客观现象，其根本原因还是因为电饭煲本身是一个模糊的被控对象，电饭煲控制系统是一个模糊控制系统。但由于在参数调整过程中同样是利用了煮饭专家的经验，而这些经验是有规律可循的，可以用思路清晰的程序语言表达。因此，作者认为，可以利用一个体现专家经验的程序代替专家进行参数 27 本科生毕业设计(论文) 调整，从而将开发工程师从复杂的“试错”工作中解放出来，工程师只需给出一个正确的程序框架和一组近似正确的待调整数据即可。这也正是本文求助于专家系统的理由。 4.3电饭煲模糊专家系统控制系统结构 一个实用的专家系统必须包含以下几部分子系统:知识库、推理机、数据库、知识获取及良好的用户图形界面，其中，知识库和推理机是专家系统的核心部分。知识库以适当的形式储存从专家那里得到的某个领域的专门知识、经验和常识。知识库是决定专家系统性能优劣的关键。数据库用来存放专家系统当前工作己知的情况、用户提供的事实和推理过程中得到的中间结果。随着推理的进行和与用户的对话，数据库内的内容是随时变化的。推理机实质上是一组计算机程序，目的是根据数据库内存储的信息，利用知识库内的知识，按一定的策略去处理问题，并得到结论。知识获取部分用以对知识库中的知识进行修改或添加，以便使系统能够做更多、更复杂的事情。知识获取是建立专家系统的瓶颈。人机界面同样是一组计算机程序，对推理过程给出必要的解释，并回答用户的提问。 本课题建立的一种基于模糊电饭煲开发的专家系统如图4-1所示。 EEPRO参数调整寻优算人机界面 M 规则库 法 测试信信息处电饭煲 数据库 息反馈 理 温度传 感器 图4-1基于模糊电饭煲开发的专家系统结构框图 其中，人机界面包含两部分内容，分别是开发工程师使用的规则调整界面和测试工程师使用的测试信息反馈界面。开发工程师将关于参数调整的经验通过人机界面输入到参数调整规则库中，当然也可以通过规则调整界面对已有的规则进 28 本科生毕业设计(论文) 行调整。测试人员将测试结果通过测试信息反馈界面输入到计算机中，信息处理程序对反馈结果进行处理，将处理结果存入数据库，同时数据库中还保存了上次测试过程的一些关键数据，如通过传感器获得的温度点和时间长度。寻优算法结合测试反馈信息和根据参数调整规则和测试反馈结果对已有参数进行调整，将调整后得到的新参数表存入EEPROM。电饭煲在新参数表的基础上重新工作。 4.4系统工作原理 上述系统的硬件采用一种通用的电饭煲开发板，与普通电饭煲控制器不同之处在于，该通用的电饭煲开发板中的数据是存放在EEPROM中的，而普通电饭煲开发板中的数据是直接存放在单片机的ROM中的。这样做的好处在于避免了在测试过程中反复烧写程序，从而避免了对MCU的浪费。在系统找到一种最优的数据之后，只需将EEPROM中的数据读出，放入程序中相应位置即可。系统中通用的电饭煲开发板的结构同前述的系统硬件结构示意图。不同之处在于，通用的电饭煲开发板上的MCU内不但有电饭煲控制程序，指挥着电饭煲系统进行正常工作，同时多了一个基于IIC总线的通信程序，以便将调整后的数据写入EEPROM中。当然，由于PC和MCU利用RS232总线进行通信，所以，MCU中同时还多了一个RS232的串口通信子程序。 上位机程序主要由以下四部分组成: (1)人机界面测试工程师在此界面下输入测试结果。测试信息反馈的输入界面是带有严重度因子的单选框。 (2)测试结果分析此程序模块用于分析侧试工程师输入的结果，并将映射为数值关系，如，“严重度”会映射成为寻优算法中的步长或调整因子等。 (3)寻优算法该算法结合PC保存的各阶段的温度值及测试结果分析后的数据，按照规则库中的参数调整规则，对参数进行调整并保存其结果。 (4)通信子程序所有上位机获得的电饭煲测试系统的数据都来自单片机的传递，单片机同PC之间是全双工的通信方式。PC对参数修改完毕后，将其传送给MCU. MCU接收到数据并将其写入EEPROM。上位机工作流程如图3-2所示。 29 本科生毕业设计(论文) 开始 N 同MCU通测试已完信 成, Y 绘温度图 测试结果反馈 N 现象输入完 毕, Y 寻优算法 通信子程序，传递 调整后参数值 结束 图4-2上位机工作流程图 为了使上述系统能够健康地运行，必须完成的关键工作有: (1)完善单片机中的功能程序，首先必须保证其结构的正确与合理，同时程序存入EEPROM的待调整数据必须要尽可的少，更重要的是，这些数据必须是能够对测试结果产生较大影响的关键量。当然，这些数据的确定也是开发工程师长期经验积累的结果。 (2)获得有效的参数调整规则。 30 本科生毕业设计(论文) (3)采用适当的寻优算法，为了达到节省人力物力的目的，要求其要快速收敛。 到目前为止，在关键数据的确定和规则调整方面积累了一些经验，但是具体效果如何，还要靠大量的实验来检验。同时，上位机及下位机程序基本编写完毕。目前，仅上位机的寻优算法尚未编写完成，因此整个系统还没能运转起来，尚不能进行有效的测试，还有大量后续工作要做。 基于模糊系统的“试错法”设计的模糊电饭煲控制系统在进行最终的参数整定时，其工作量是相当繁重的，同时造成了人力物力方面的不必要的浪费。正是基于这种考虑，本章提出一种基于模糊电饭煲开发的专家系统，旨在利用电饭煲开发工程师在参数调整方面的经验，建立一种用于参数调整的专家系统，并使用该专家系统代替工程师本人进行参数整定。最后要达到的理想的设计水平是只由开发 工程师建立程序结构，给出一组大体正确的参数，余下的工作即可由测试工程师来完成。这样将大大提高电饭煲设计开发的效率。本章介绍了系统的各个组成部分，包括硬件结构及软件架构等，描述了系统的工作原理。当然，文中仅部分设计完成了此种专家系统，真正完善还有许多工作要做，如规则库的完善及寻优算法的设计等。 31 本科生毕业设计(论文) 结 论 本课题在研究了模糊控制系统的设计方法并熟悉了电饭煲这一模糊对象的基础上，详细讨论了一种模糊电饭煲控制系统的实现。由于在此模糊控制系统中，其控制指标同样是模糊的，而实际控制系统效果的好坏，直接取决于在煮饭过程中对其米量判断是否正确。本文建立了一种二维的模糊推理机进行米量的判断，详细论述了该推理机的工作原理及推理过程。同时针对模糊电饭煲控制系统设计过程中参数整定问题的复杂性，设计了一种利用工程师经验进行参数调整的专家系统。 1.本文的主要研究成果 (1)设计一种二维模糊推理机进行米量的判断，并采用适当的工具计算出其推理结果，实验结果表明，此种二维模糊推理机的判断方法是准确有效的。 (2)研究了模糊电饭煲控制系统的硬件结构及其工作原理，在保证系统正常运作的基础上，重点研究了硬件的低成本化设计方法。 (3)研究了模糊电饭煲控制系统的软件结构，真正建立了一种适合电饭煲模糊控制系统的程序流程，实现了米量的正确判断。 (4)在前述工作的基础上，初步设计一种实现模糊电饭煲参数整定的专家系统，实现了其硬件设计，调试;完成了下位机软件的设计和调试;部分完成了上位机软件的编写及调试。 2.本文的创新之处 采用二维模糊推理机进行米量的推理，选用底部温度达到100?时的顶部温度的值Tbot100和底部从50?上升到100?的时间长度t100作为模糊推理机的输入变量。实验结果表明，这是一种有效的判断方法，能够进行准确的米量判断。 重点研究了硬件的低成本化设计方法，从而增强了产品的竞争力，使产品真正走向市场。 在基于试错法设计的模糊电饭煲控制系统中，最后阶段的参数微调是一个复杂的过程，工程师往往在进行微调时花费了大量的宝贵时间。出于提高开发效率的考虑，本文提出了一种基于模糊电饭煲开发的专家系统，将工程师在参数整定方面的经验进行总结，利用计算机程序代替工程师实现复杂的参数微调过程。 32 本科生毕业设计(论文) 3.课题成果的应用前景与社会效益 目前，随着人们生活水平的提高，用微电脑控制的模糊电饭煲己经逐渐走入人们的日常生活。微电脑电饭煲以其良好的烹调效果，节能的特点，智能化与多功能的设计，越来越受到人们的喜爱。目前，市场上流行的微电脑电饭煲的功能越来越多，但是，无论电饭煲的功能如何的多样化，煮饭功能始终是电饭煲最重要的功能，煮饭效果的好坏始终是评价一个电饭煲性能优劣的最重要的依据。因此，在模糊电饭煲的控制系统设计中，始终应该将实现良好的煮饭功能放在首要位置。而实际的煮饭效果在很大程度上取决于对米量大小的准确判断。这是因为对不同米量，控制器应该采取不同的控制策略，因为控制器在保障烹调效果的同时，同时必须注意节能。 因此，米量判断实际上是电饭煲控制系统中的关键一环，准确的米量判断是电饭煲控制程序实现有效的控制的前提条件。在这种情况下，合适的米量判断方法的研究就显得格外重要。正因为如此，本文所提出的一种为实验证明效果良好的二维的模糊米量推理机对实际的电饭煲控制系统设计是具有深远的意义的，可以成为电饭煲开发工程师的参考。 此外，本人在论文期间曾经对电饭煲进行过研究，对其中参数整定的复杂性深有体会，且其调整规则是由经验获得的。这也就意味着，电饭煲的设计开发对一个新手来说是一件困难的工作。本文第四章所述的一种基于模糊电饭煲开发的专家系统正是作者针对上述问题所提出的一种解决方法，已经进行设计并即将设计完成。如能最终投入使用，将能够大大提高电饭煲的设计开发效率。 4.后续工作展望 本论文不足之处在于，由于种种原因，第五章所述的一种基于模糊电饭煲开发的专家系统尚未完全设计完成。后续工作将围绕该专家系统的设计来进行。主要是进行寻优算法的设计，同时需要做大量的实验对系统的实际运行情况进行检验。 33 本科生毕业设计(论文) 经济分析报告 所有元件(芯片) 个数/个 单价/元 总计/元 备注 HT46R65 1 12 12 三极管 1 0.5 0.5 EPROM2764 1 2 2 变压器 1 1.5 1.5 电容 18 0.5 9 可控硅 1 0.8 0.8 电池 1 1.5 1.5 CON9 2 1.5 3 BD4723G 1 3 3 热敏电阻RT 2 0.7 1.4 二极管IN4007 2 0.5 1 电阻 32 0.5 16 保险丝 2 0.3 0.6 插口 14 0.4 5.6 LED发光二极管 8 0.85 6.8 电热丝 3 0.8 2.4 晶振 3 0.1 0.3 开关 4 0.5 2 通过以上计算可知，在制作这样一款电饭煲大概元器件所需费用为69.4元，而平均一个所需机器损害和人工费用大概为46元左右，而据现在市场卖价为286元左右，即除去那些杂七杂八费，可获得100元左右的利润。 34 本科生毕业设计(论文) 致 谢 这是我在大学校园里的最后一次作业，现在马上就要结束了，不管好与差，我都感慨万千。 首先，我要感谢朱永红教授，一直以来，他那对学术严谨和认真的态度深深影响了我。在他身上我学到了很多东西，不只是专业方面，同时也有很多为人处世的道理。在做毕业设计的时候，刚开始，我都无从下手，没有一点头绪，但朱教授介绍了一些参考给我，通过认真的学习和请教，慢慢的我终于找到了思路，一步一步完成了这次毕业设计。 其次，我要感谢大学里所有教过我知识的老师们，正是他们孜孜不悔地教导，让我在四年时光里充实了自己的知识储备，在自己所学的自动化专业方面了解了很多，为我以后出去走向社会提供了强有力的支柱。 最后，我要感谢我的父母。正是他们给予了我大学四年的经济支持，才让我能安心的在校园里学习知识，才让我以一种轻松和愉悦的心情读完了整个大学。 35 本科生毕业设计(论文) 参 考 文 献 1 胡正.模糊控制技术在家用电器中的应用.计算机与现代化，2003年第5期 2刘增良编.模糊技术与应用选编(1).北京航空航天大学出版社，1997 3 刘增良编，模糊技术与应用选编(2).北京航空航天大学出版社，1997 4李士勇.模糊控制?神经控制和智能控制论.哈尔滨工业大学出版社，1998 5 余永权.模糊控制技术与模糊家用电器.北京航空航天大学出版社，2000 6 陈梅.浅谈模糊控制.上海电机技术高等专科学校学报，2002年第3期 7张德江.智能控制技术现状与展望.长春工业大学学报，第23卷增刊，2002.8 8 王立新.模糊系统与模糊控制.清华大学出版社，2003 9余永权编著.单片机与家用电器智能化技术。电子工业出版社，1995 10修志宏，任光。模糊控制的近期研究热点与分析.计算机测量与控制， 2002.10(12) 11诸静等编著.模糊控制原理与应用.机械工业出版社，1998 12涂承宇等编著。模糊控制理论与实践.地震出版社，1998 13余永权.模糊电饭煲控制器研制报告.模糊电饭煲鉴定文件，1993 14余永权，用MC6805R2控制的模糊电饭煲.世界电子快讯，1993(10) 15韩启纲，吴锡棋编.计算机模糊控制技术与仪表装置.中国计量出版社，1999 16张晓华控制系统数字访真与CAD机械工业出版社，1999 17张建仁，王莉.基于MATLAB的模糊控制系统的仿真.自动化与仪器仪表， 2003年第一期 18吴晓莉，林哲辉等编著，MATLAB辅助模糊系统设计.西安电子科技大学 出版社，2002 20常健生编著.检测与转换技术机械工业出版社，1999 21涂序彦，蔡令涵.专家系统概述(1)一(6)知识天地 22陈灿煌，陈周造编著.Delphi5彻底研究.中国铁道出版社，2001 23陈灿煌.Delphi6彻底研究.博硕文化股份有限公司出版，2001.11 24岳庆生:1230 1244.版主答疑一一Delphi高级编程技巧.清华大学出版社， 36 本科生毕业设计(论文) 2000.5:403-407,257-261 25暴金生，周企樱.智能仪器设计基础.北京:机械工业出版社，1999. 26胡德森.家电驶上信息高速路.家用电器科技，2000, 19 (1) : 50-54. 27蒋小洛.信息家电与智能家庭网络.电声技术，2002, 26 (11) : 49-53. 28邵华.模糊控制技术在电板煲中的应用:(硕士学位论文).哈尔滨:哈尔滨工 业大学，2004. 29胡念平.电饭煲模糊控制系统的设计.单片机与嵌入式系统应用，2001, 1(4) :67-69. 30周鲜成.模糊电饭煲的控制原理.株洲工学院学报，2000, 14 (6) : 35-37. 31李宇成，卢俊峰.电饭煲的模糊控制器.北方工业大学学报，1998, 10 (3) : 85-90. 32韩启纲，吴锡棋.计算机模糊控制技术与仪表装置.北京:中国计量出版社， 1999. 37 本科生毕业设计(论文) 附录A 图A 电源板电路图 38 本科生毕业设计(论文) 附录B 图B控制板电路图 39