專利名稱：用于智能電飯煲的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所涉及的是一種控制系統(tǒng)，特別涉及一種用于智能電飯煲的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電飯煲是利用電能進(jìn)行煮飯的家用電器。傳統(tǒng)的電飯煲采用磁鋼的居里點(diǎn)進(jìn)行煮飯控制，它只能實(shí)現(xiàn)吸水、沸騰和燜飯三個(gè)功能。雖然能夠煮熟米飯，但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到可口的味道。
如果能夠利用微處理器和模糊控制技術(shù)，對電飯煲實(shí)行創(chuàng)造發(fā)明，進(jìn)行有效的控制，則能使電飯煲煮出更可口的米飯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于智能電飯煲的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電飯煲的智能化工作，提高煮出的米飯質(zhì)量，使米飯更可口。
根據(jù)本發(fā)明，用于智能電飯煲的控制系統(tǒng)，包含一個(gè)電飯煲、一個(gè)溫度傳感器單元和一個(gè)微處理器，還包含一個(gè)電源穩(wěn)壓電路單元、一個(gè)過零檢測電路單元、一個(gè)溫度檢測電路單元、一個(gè)按鍵輸入電路單元、一個(gè)功率驅(qū)動電路單元、一個(gè)蜂鳴報(bào)警電路單元和一個(gè)LED顯示電路單元。
該溫度檢測電路單元由一個(gè)偏置電阻R21和一個(gè)熱敏電阻R24組成，該熱敏電阻阻值隨溫度的變化而變化，即溫度越高，阻值越低，為溫度控制范圍為室溫到150度的阻值變化較快的熱敏電阻。該電源穩(wěn)壓電路單元包含一個(gè)變壓器、整流電路、穩(wěn)壓電路。該過零檢測電路單元包含多個(gè)晶體管T1、T2和多個(gè)電阻R18、R19、R25、R28，檢測全波脈動直流電壓波形的零點(diǎn)。該按鍵輸入電路單元包含多個(gè)按鍵S1、S2、S3、S4和多個(gè)電阻R20、R26和R27。該功率驅(qū)動電路單元可采用繼電器驅(qū)動方式；也可采用晶閘管驅(qū)動方式。該蜂鳴報(bào)警電路單元由晶體管T7、蜂鳴器B1、電阻R1和R4組成。該LED顯示電路單元由3個(gè)7段LED數(shù)碼顯示管和8個(gè)LED發(fā)光二極管組成。
根據(jù)本發(fā)明，由于利用微處理器和模糊控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)控制的系統(tǒng)，能促使這種智能化的電飯煲煮出比傳統(tǒng)電飯煲更可口的米飯。


圖1是本發(fā)明的用于智能電飯煲的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明的用于智能電飯煲的控制系統(tǒng)的控制電路圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例是否能夠煮出高質(zhì)量可口的米飯，取決于三個(gè)重要的因素米質(zhì)量、水量和火力。其中最關(guān)鍵因素是火力的控制，煮飯的工藝流程可分為6個(gè)階段，1、吸水階段的作用是使大米溫度隨水溫升高，使米粒的含水量從14％升高到25％，在本階段中，水溫應(yīng)低于55℃，否則大米中的淀粉會變糊。
2、加熱階段有兩個(gè)作用一是進(jìn)行大功率加熱，使水溫繼續(xù)上升；二是使大米繼續(xù)吸水，以便糊化，直至鍋內(nèi)的水沸騰。在這個(gè)階段中，要對米飯量進(jìn)行判斷。因此，加熱時(shí)間的長短對米飯質(zhì)量影響極大。
3、沸騰階段的水溫保持在100度，該階段的作用是使米飯深度吸水，促使米飯中的淀粉充分糊化。當(dāng)米飯充分吸水后，鍋內(nèi)水量明顯減少。當(dāng)鍋內(nèi)水量減少到一定程度時(shí)，鍋內(nèi)溫度將繼續(xù)上升，這時(shí)沸騰過程結(jié)束。
4、燜飯階段有兩個(gè)作用一是使熱量滲入米飯心，使整粒米飯均勻受熱；二是使米粒外部的一部分水分滲入米飯心，促使米飯心煮熟，米粒外部的另一部分水分被蒸發(fā)掉。燜飯階段使米飯粒的內(nèi)外部分的煮熟度趨于一致。當(dāng)鍋內(nèi)溫度上升到125度時(shí)，米飯煮熟并產(chǎn)生飯香味。當(dāng)鍋內(nèi)溫度達(dá)到125℃時(shí)，應(yīng)立即停止加熱，利用鍋內(nèi)的余熱進(jìn)行燜飯。
5、膨脹階段的作用是使米飯?zhí)幱诩訜岷头艧釥顟B(tài)。當(dāng)鍋內(nèi)溫度下降到一定程度時(shí)進(jìn)行加熱，使米飯水分進(jìn)一步蒸發(fā)，促使米飯間松化；當(dāng)加熱使鍋內(nèi)溫度升高到一定程度時(shí)，立即停止如熱，使米飯粒放熱而降溫。為使米飯充分松軟，應(yīng)控制好鍋內(nèi)溫度的升降程度數(shù)和膨脹階段的持續(xù)時(shí)間。
6、保溫階段的作用是使鍋內(nèi)溫度降至70℃，并使米飯溫度保持70℃的溫度。此階段可碰在12h內(nèi)保持米飯的最優(yōu)質(zhì)量。鍋內(nèi)的溫度傳感器就是根據(jù)煮飯工藝流程各個(gè)階段對溫度和時(shí)間的特殊要求，建立相應(yīng)的米飯量模糊推理和控制過程，對整個(gè)煮飯過程進(jìn)行控制。
加熱階段對是否能煮出高質(zhì)量的米飯起著關(guān)鍵性的作用。在加熱階段需要推算出米飯量，這一點(diǎn)是傳統(tǒng)電飯煲所難以實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明采用的這種用于智能電飯煲的控制系統(tǒng)，包含一個(gè)電飯煲、一個(gè)溫度傳感器單元和一個(gè)微處理器，還包含一個(gè)電源穩(wěn)壓電路單元、一個(gè)過零檢測電路單元、一個(gè)溫度檢測電路單元、一個(gè)按鍵輸入電路單元、一個(gè)功率驅(qū)動電路單元、一個(gè)蜂鳴報(bào)警電路單元和一個(gè)LED顯示電路單元。
本系統(tǒng)采用Motorola公司生產(chǎn)的單片機(jī)MC68HC05P9作為微控制器，該芯片提供8位A/D轉(zhuǎn)換器，2KB程序存儲器、21條I/O引腳、DIP28腳封裝，完全能夠滿足智能電飯煲的控制要求。若要增加控制功能，可采用MC68HC05P6芯片，它除了可提供4KB程序存儲器空間之外，其余功能與MC68HC05P9相同。
該電源及穩(wěn)壓電路單元由變壓器、整流電路和穩(wěn)壓電路組成。變壓器用于將220V交流電壓轉(zhuǎn)換為8V低壓交流電壓；整流電路用于將低壓交流電壓整流為全波直流脈動電壓。
全波直流脈動電壓經(jīng)過二極管D1，送到濾波電容C2和C4后，生成較平滑的直流電壓，后經(jīng)三端穩(wěn)壓器MC7805產(chǎn)生5V直流穩(wěn)壓電壓，供單片機(jī)和其他電路單元使用。
D1用于隔離脈動直流電壓和濾波后的平滑直流電壓。同時(shí)，全波脈動直流電壓也送到過零檢測電路單元，用于產(chǎn)生過零脈沖。
該過零檢測電路單元由晶體管T1、T2和電阻R18、R19、R25、R28組成，用于檢測全波脈動直流電壓波形的過零點(diǎn)。全波脈動直流電壓經(jīng)電阻R18和R19分壓后，送人晶體管T1的基極。當(dāng)電阻R19的阻值固定時(shí)，R18阻值越大，其分壓越高。只要當(dāng)R18上的分壓值大于0.7V，就會使T2飽和導(dǎo)通。同時(shí)，如果T2的集電極電阻R25的阻值足夠大，使T2的基極電流變得很小，也會使T2飽和導(dǎo)通。T2的輸出信號經(jīng)T1反相后，送到單片機(jī)的外部中斷輸入端IRQ。
為了準(zhǔn)確地跟蹤過零點(diǎn)，過零脈沖寬度應(yīng)盡可能小，這樣對晶閘管的移相控制越準(zhǔn)確。但這個(gè)寬度必須大于單片機(jī)所要求的寬度。當(dāng)工作電壓為5V時(shí)，對于芯片MC68HC05P9，中斷信號的寬度應(yīng)不少于125ns。在實(shí)際應(yīng)用中，過零脈沖寬度可選為0.1ms～1ms。該按鍵輸入電路單元由按鍵S1～S4和電阻R20、R26和R27組成。按鍵S1(“MODE”)用于設(shè)置5種工作方式煮飯、快速煮飯、煮粥、煮湯和保溫；按鍵S2(“UP”)用于設(shè)置增加原來設(shè)定的定時(shí)時(shí)間，定時(shí)時(shí)間最長可設(shè)為6h；按鍵S3(“DOWN”)用于設(shè)置減少原來設(shè)定的定時(shí)時(shí)間；按鍵S4(“ON/OFF”)用于設(shè)置智能電飯煲的啟動和停止。
系統(tǒng)利用單片機(jī)的A/D輸入端來接收按鍵的輸入信號。在選取阻值時(shí)，使三個(gè)電阻的阻值滿足0＜R26＜R27＜R20，則當(dāng)分別按下按鍵S1～S4時(shí)，它們在單片機(jī)A/D輸入端上產(chǎn)生的電壓為VS1＜VS2＜VS3＜VS4，這些電壓值經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后有DS1＜DS2＜DS3＜DS4。由此便可通過軟件來判斷區(qū)分不同的按鍵。
該蜂鳴報(bào)警電路單元由晶體管T7、蜂鳴器B1、電阻R1和R4組成。蜂鳴器采用壓電陶瓷蜂鳴器件。單片機(jī)的輸出引腳PD5輸出頻率為2kHz的脈沖信號，經(jīng)T7反相后，去控制蜂鳴器B1兩端的電壓頻率，從而產(chǎn)生蜂鳴音。蜂鳴器通過電阻R1與電源整流后的濾波電壓相連，用于提高蜂鳴器的音量。
該LED顯示電路單元由3個(gè)7段LED數(shù)碼顯示管和8個(gè)LED發(fā)光二極管組成。前者用于設(shè)定的定時(shí)時(shí)間；后者分別用于顯示煮飯、快速煮飯、煮粥、煮湯和保溫5種功能，顯示系統(tǒng)開/關(guān)狀態(tài)和顯示配合蜂鳴器產(chǎn)生聲光報(bào)警的閃爍信號。它們采用軟件掃描方式循環(huán)顯示。
單片機(jī)的輸出引腳PA0～PA6用于控制7段數(shù)碼管的顯示字型；輸出引腳PC0～PC3用于提供3個(gè)7段數(shù)碼管的位選信號和控制7個(gè)發(fā)光二極管的亮顧。輸出引腳PA直接控制一個(gè)發(fā)光二極管的亮頂。
該溫度檢測電路單元由偏置電阻R21和熱敏電阻R24組成。熱敏電阻具有負(fù)溫度系數(shù)，其阻值隨溫度的變化而變化，即溫度越高，阻值越低。為了提高溫度檢測的準(zhǔn)確度，應(yīng)選取在電飯煲的溫度控制范圍內(nèi)(室溫到150度)阻值變化較快的熱敏電阻。
該功率驅(qū)動電路單元的功率驅(qū)動有兩種方式，即繼電器驅(qū)動方式和晶閘管驅(qū)動方式。這里所介紹的智能電飯煲采用繼電器驅(qū)動方式。繼電器控制電路單元由晶體管T8和繼電器JC組成。采用繼電器驅(qū)動方式的優(yōu)點(diǎn)在于它將220V交流電壓與單片機(jī)控制系統(tǒng)的低電壓進(jìn)行了隔離，從而提供了產(chǎn)品使用的安全性。缺點(diǎn)則是其加熱器采用開關(guān)式控制，對溫度平滑性的控制不如晶閘管移相控制的效果好。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明的控制系統(tǒng)進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這種修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于智能電飯煲的控制系統(tǒng)，包含一個(gè)電飯煲、一個(gè)溫度傳感器單元和一個(gè)微處理器，其特征在于，還包含一個(gè)電源穩(wěn)壓電路單元、一個(gè)過零檢測電路單元、一個(gè)溫度檢測電路單元、一個(gè)按鍵輸入電路單元、一個(gè)功率驅(qū)動電路單元、一個(gè)蜂鳴報(bào)警電路單元和一個(gè)LED顯示電路單元；該溫度檢測電路單元由一個(gè)偏置電阻(R21)和一個(gè)熱敏電阻(R24)組成，該熱敏電阻阻值隨溫度的變化而變化，即溫度越高，阻值越低，為溫度控制范圍為室溫到150度的阻值變化較快的熱敏電阻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，該電源穩(wěn)壓電路單元包含一個(gè)變壓器、整流電路、穩(wěn)壓電路；該變壓器將220V交流電壓轉(zhuǎn)換為8V低壓交流電壓；該整流電路(B1)將低壓交流電壓整流為全波直流脈動電壓；該穩(wěn)壓電路將該全波直流脈動電壓在輸出端形成5V直流穩(wěn)壓電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，該過零檢測電路單元包含多個(gè)晶體管(T1、T2)和多個(gè)電阻(R18、R19、R25、R28)，檢測全波脈動直流電壓波形的零點(diǎn)；全波脈動直流電壓經(jīng)電阻(R18和R19)分壓后，送人晶體管(T1)的基極；當(dāng)電阻(R19)阻值固定時(shí)，相應(yīng)的電阻(R18)阻值越大，其分壓越高；只要當(dāng)電阻(R18)上的分壓值大于0.7V，就會使第二晶體管(T2)飽和導(dǎo)通；如果第二晶體管(T2)的集電極電阻(R25)的阻值足夠大，使第二晶體管(T2)的基極電流變得很小，也會使第二晶體管(T2)飽和導(dǎo)通；第二晶體管(T2)的輸出信號經(jīng)晶體管(T1)反相后，送到微處理器的外部中斷輸入端IRQ。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，該按鍵輸入電路單元包含多個(gè)按鍵(S1、S2、S3、S4)和多個(gè)電阻(R20、R26和R27)；第一按鍵(S1)用于設(shè)置不同種工作方式；第二按鍵(S2)用于設(shè)置增加原來設(shè)定的定時(shí)時(shí)間；第三按鍵(S3)用于設(shè)置減少原來設(shè)定的定時(shí)時(shí)間；第四按鍵(S4)用于設(shè)置電飯煲的啟動和停止，利用微處理器的A/D輸入端來接收按鍵的輸入信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，該功率驅(qū)動電路單元可采用繼電器驅(qū)動方式；該繼電器控制電路單元由晶體管(T8)和繼電器(JC)組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，該功率驅(qū)動電路單元可采用晶閘管驅(qū)動方式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，該蜂鳴報(bào)警電路單元由晶體管(T7)、蜂鳴器(B1)、電阻(R1)和(R4)組成，采用壓電陶瓷蜂鳴器件，該蜂鳴器通過電阻(R1)與電源整流后的濾波電壓相連，提高蜂鳴器的音量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5或6、7所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，該LED顯示電路單元由多個(gè)7段LED數(shù)碼顯示管和多個(gè)LED發(fā)光二極管組成，前者用于設(shè)定的定時(shí)時(shí)間；后者分別用于顯示多種功能，顯示系統(tǒng)開/關(guān)狀態(tài)和顯示配合蜂鳴器產(chǎn)生聲光報(bào)警的閃爍信號。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于智能電飯煲的控制系統(tǒng)，其包含一個(gè)電飯煲、一個(gè)溫度傳感器單元和一個(gè)微處理器，還包含一個(gè)電源穩(wěn)壓電路單元、一個(gè)過零檢測電路單元、一個(gè)溫度檢測電路單元、一個(gè)按鍵輸入電路單元、一個(gè)功率驅(qū)動電路單元、一個(gè)蜂鳴報(bào)警電路單元和一個(gè)LED顯示電路單元；由于采用一種微處理器，利用微處理器和模糊控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制，能促使這種智能化的電飯煲煮出比傳統(tǒng)電飯煲更可口的米飯。
文檔編號G05D23/20GK1881123SQ20051005005
公開日2006年12月20日 申請日期2005年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月13日
發(fā)明者陳東明 申請人:陳東明