智能中药煲设计
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智能中药煲设计  2012/3/1
为了方便病人服用中药药剂,目前已经有一些生产厂家推出了自动中药煲,并在市场上进行销售。经过调查及实物分析,这些所谓自动中药煲也就只是利用了类似传统电饭锅的原理,将待煎煮中药材的水份煎煮至少于某一固定程度而已。这些自动中药煲原理简单,对煎煮对象采用固定的煎煮模式,虽然解决了煎糊的问题,可却由于不能对中药材的自动识别而极大影响了本应采取不同煎煮模式(参见附录一)的中药药剂的药效。市场需要一种能较好实现中药煎
 

    为了方便病人服用中药药剂,目前已经有一些生产厂家推出了自动中药煲,并在市场上进行销售。经过调查及实物分析,这些所谓自动中药煲也就只是利用了类似传统电饭锅的原理,将待煎煮中药材的水份煎煮至少于某一固定程度而已。这些自动中药煲原理简单,对煎煮对象采用固定的煎煮模式,虽然解决了煎糊的问题,可却由于不能对中药材的自动识别而极大影响了本应采取不同煎煮模式(参见附录一)的中药药剂的药效。市场需要一种能较好实现中药煎煮自动化、智能化的家用电器,而目前在此方面却存在着一个空白区域。

    基于本设计中提出的中药类型自动识别理论,我们采用了Motorola M68HC08单片机设计完成了智能中药煲。它充分利用该单片机所提供的功能,实现了中药煎煮的全自动化和智能化。不但能够实现中药煎煮的“一键完成”(指用户的操作只是按一个启动键)的“傻瓜操作",更能实现一个大致的中药类型自动识别,从而为对不同对象采取不同的煎煮模式提供了条件。

    设计目标

    该项目的目的是设计一个智能中药煲,实现以下功能:
      1、 面向用户的单键操作(One-touch)。
      2、 对煎煮中药材类型的自动识别。
      3、 煎煮全过程的自动控制,勿需用户干预。
      4、 自动保温功能。
      5、 发生系统故障后自动切断电源,避免系统损坏。
      6、 低廉的生产成本。

    设计描述

    作为一个家用电器的设计项目,我们除了要考虑技术上的问题,更重要的还是要从市场的角度来指导我们的设计思想,尽量简化或摒弃不必要的功能,努力降低产品的成本,并尽可能的使用户操作的复杂度降到最低。这样才能设计出一个贴近消费市场脉搏并满足时下消费产品SMART(S-simple,M-mindful,A-attentive,R-responsive,T-teachable)特点的新产品。

    本设计在硬件方面采用成熟的方案。作为家用电器,我们注意到了系统的容错性,使其基本可对可能发生的各种事故进行相应处理。
   

    控制原理

    1.中药类型自动识别算法

    中药材根据其药性可分为一般药剂、解表药剂、滋补调理药剂三种(具体参见附录一)。不同类型的中药材的主要组成形态也不同,如解表药剂多草剂,而滋补调理药剂则多块剂,至于一般药剂则介于两者之间。再根据草剂比热容系数较低,块剂比热容系数较高,经过多次实验,我们得出一个记录各类药剂比热的数据表。在实际应用中,通过对待煎煮中药材的温升检测,我们可以将得出的数据同预先制好的比热数据表进行比较,从而大致判别待煎煮中药材的基本类型。

    需要指出的是,该算法不可能十分准确的识别对象类型,因为就算是人工判别也很难达到理想的效果,而且中药材本身就没有明确的类型区分,所以无论是人工也好,还是使用本算法,都只可能做到判别对象的大致类型。

    本算法使用的是单输入单输出的模糊结构。这是一种最为简单的模糊控制器,其输入和输出变量均只有一个。其输入量为不同时段内对象温升斜率的改变情况,借此我们可以得出该药材的温升曲线,并与事先输入的数据表进行比较,从而可以得出结果。该模型结构的输出为对象属于三种药剂类型的隶属度。在此我们采用MIX-MAX法来求出该隶属度。再根据该隶属度决定之后的加热模式及计算加热的时间与

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