【正文】 }/*******。(x=c))return (cx)/(cb)。else if((bx)amp。amp。致 謝xxx參考文獻(xiàn) PID 控制器及其在溫度控制中的應(yīng)用[J].自動(dòng)化儀表，2002, 25~28[J]. 冶金動(dòng)力，2004(3):57.3 PID 控制及其 MATLAB 仿真[J].現(xiàn)代機(jī)械，～55.4 [J].電氣傳動(dòng)自動(dòng)化，2005(1): 8105 與模糊控制的比較及改進(jìn)[J].控制工程，2003，10(1). 51～52.6 王順晃，[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995，1～9.7 張桂香，[M].成都:電子科技大學(xué)出版社，1999，56～57.8 [M].北京：清華大學(xué)出版社，2003，1～23，119～126.9 Jen Yang. Chen. Rule Regulation of Sliding Mode Controller Design:Direct Adaptive Approach[J]. Fuzzy Sets and Systems, 2001,120:15916810 [J].華北航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，14(3)，8～10.11 [M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1995，1～140.12 王磊，[M].北京：國(guó)防大學(xué)出版社，1997，1～128.13 韓峻峰，[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2003，1～65.14 ,[J]. Neural Networks for Control SystemsA Survey. 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開始現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)接收下一幀地址相符？接收就緒？接收完？RRDY=1 送PC機(jī)恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) 返回YNRRDY=0 送PC機(jī)YNY圖413 串口通訊程序框圖N 結(jié) 論模糊控制系統(tǒng)最大的特點(diǎn)就是設(shè)計(jì)不要求知道被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，只需要提供現(xiàn)場(chǎng)操作人員的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)及操作數(shù)據(jù)。鍵盤掃描子程序流程圖如下：返回是否有鍵閉合？ 調(diào)用顯示子程序延遲6ms二次調(diào)用顯示子程序延遲12ms是否有鍵閉合？判斷閉合鍵鍵號(hào)堆棧閉合鍵釋放？否？輸入鍵號(hào)開始YNYN圖411 鍵盤輸入程序框圖NYNY(2)LED顯示程序：返回顯示器緩沖區(qū)指針置初值 79HR3掃描模式置初值01HR3取現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)查表轉(zhuǎn)換為段碼8155B口延遲1 ms顯示緩沖器指針R0+1(R3).5 = 1?R3左移1位開始Y圖412 LED顯示程序框圖NMAX7219的控制寄存器和顯示寄存器均為獨(dú)立編址，顯示程序?qū)嶋H就是單片機(jī)在LOAD，CLK時(shí)序的配合下不斷通過(guò)DIN數(shù)據(jù)輸入端口向MAX7219的相應(yīng)控制寄存器以及數(shù)據(jù)顯示寄存器寫入16位二進(jìn)制數(shù)據(jù)包的過(guò)程。按鍵時(shí)，無(wú)論按下鍵位還是放開鍵位都會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，必然會(huì)出現(xiàn)按一次鍵輸入多次，為確保按一次鍵只確認(rèn)一次，必須消除抖動(dòng)，消除抖動(dòng)的方法有兩種，硬件消抖和軟件消抖。所以本文采用此種方法。為了兼顧程序運(yùn)行效率，在單片機(jī)上采用查表法。處理器進(jìn)行定時(shí)循環(huán)以采樣烘干爐溫度值，經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換，數(shù)字濾波后在LED顯示器上顯示烘干爐中的時(shí)實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)，再通過(guò)模糊推理算法[22]，計(jì)算出輸出控制量。所以，本系統(tǒng)選擇模糊自適應(yīng)PID控制器作為烘干爐單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的控制器。圖45 隸屬度函數(shù)曲線（4）模糊推理規(guī)則觀察器這是已經(jīng)確定好的模糊規(guī)則，根據(jù)e，ec不同的輸入量，可以得到不同的輸出量Kp，Ki，Kd，在模糊推理規(guī)則觀察器中可以方便的看到。（1）模糊PID控制器的模型圖43 模糊PID控制器模型（2）模糊推理系統(tǒng)編輯器在自整定PID控制器設(shè)計(jì)過(guò)程中[21]，需要對(duì)模糊規(guī)則進(jìn)行設(shè)定，下圖便是Simulink中的模糊推理系統(tǒng)編輯器，其中e，ec分別是兩個(gè)輸入量，Kp，Ki，Kd分別是3個(gè)輸出量，fuzzycontrol部分是模糊推理核心部分，模糊規(guī)則。圖41 PID控制模型（2）PID控制的響應(yīng)曲線圖42 PID控制曲線 模糊自整定PID控制系統(tǒng)的仿真自整定PID控制器以誤差e以及誤差變化率ec作為輸入，可以滿足不同時(shí)刻的e和ec對(duì)PID參數(shù)自整定的需求。本文的所有仿真都在 Simulink 中完成的。Simulink可以用連續(xù)采樣時(shí)間、離散采樣時(shí)間或兩種混合的采樣時(shí)間進(jìn)行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率。(2) Simulink是MATLAB中的可視化仿真環(huán)境，其中除了包括輸入模塊、輸出模塊、連續(xù)模塊、離散模塊、函數(shù)和表模塊、數(shù)學(xué)模塊、非線性模塊、信號(hào)模塊以及子系統(tǒng)模塊外，還包括了各個(gè)工具箱特有的模塊，如模糊邏輯工具箱的模糊邏輯控制器模塊。其的應(yīng)用范圍非常廣，包括信號(hào)和圖像處理、通訊、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測(cè)試和測(cè)量、財(cái)務(wù)建模和分析以及計(jì)算生物學(xué)等眾多應(yīng)用領(lǐng)域。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（如C、Fortran）的編輯模式[20]，代表了當(dāng)今國(guó)際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。為了解決這些問(wèn)題，我們使用Matlab數(shù)學(xué)計(jì)算軟件，利用其中可視化仿真Simulink中的模糊控制工具箱，可以有效的進(jìn)行模糊PID控制器的設(shè)計(jì)，分析，調(diào)試，修改等工作。 控制系統(tǒng)的仿真在設(shè)計(jì)模糊PID控制系統(tǒng)的過(guò)程中，存在許多繁瑣的工作，例如，確定控制器結(jié)構(gòu)，選取隸屬函數(shù)，獲取各種模糊控制規(guī)則，整定參數(shù)等。本文將要實(shí)現(xiàn)的功能分成不同的模塊，單獨(dú)進(jìn)行設(shè)計(jì)與編程，會(huì)起到減小工作量，容易查出錯(cuò)誤的好處。串口通信電路如圖312所示：圖312 串口通信電路第4章 控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，軟件是一個(gè)非常重要的部分。MAX232芯片符合所有的RS232C技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，只需要單一 +5V電源供電，而且集成度高，片外最低只需4個(gè)電容即可工作，可以非常方便的應(yīng)用。由于RS232技術(shù)成熟，有簡(jiǎn)單易用的特點(diǎn)，因此，本系統(tǒng)選用RS232總線通信接口。RS232C總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有25條信號(hào)線，包括一個(gè)主通道和一個(gè)輔助通道。電源電路如圖311所示：圖311 電源電路圖 串口通信電路的設(shè)計(jì)在本系統(tǒng)中，為了與PC機(jī)進(jìn)行通訊，方便在使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)控與控制，使用串口通信電路進(jìn)行單片機(jī)與PC機(jī)進(jìn)行通信，在PC端可以讀取系統(tǒng)當(dāng)前數(shù)據(jù)，發(fā)送控制信號(hào)等。若單片機(jī)給出低電平，則7920A因MT輸入點(diǎn)位變低而關(guān)閉，從而使揚(yáng)聲器停止響動(dòng)。當(dāng)單片機(jī)給出高電平信號(hào)時(shí)，輸出端Vout便發(fā)出樂曲信號(hào)，經(jīng)過(guò)M51182L放大進(jìn)而驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出樂曲警報(bào)聲。此報(bào)警電路主要由2部分組成：（1）集成電子音樂芯片；（2）放大電路。以光為媒介把輸入端信號(hào)耦合到輸出端的光電耦合器，由于它具有體積小、壽命長(zhǎng)、無(wú)觸點(diǎn)，抗干擾能力強(qiáng)，輸出和輸入之間絕緣，單向傳輸信號(hào)等優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)字電路上獲得廣泛的應(yīng)用。它是以光為媒介來(lái)傳輸電信號(hào)的器件，通常把發(fā)光器（紅外線發(fā)光二極管LED）與受光器（光敏半導(dǎo)體管）封裝在同一管殼內(nèi)。而為了控制強(qiáng)電的通斷，需要用光耦進(jìn)行隔離。可控硅調(diào)功電路就是雙向可控硅和加熱絲串接在交流電路回路中。外擴(kuò)RAM存儲(chǔ)器電路如圖38所示：圖 38 外擴(kuò)RAM 6264電路圖 可控硅控制電路的設(shè)計(jì)烘干爐的溫度控制最終由輸出控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，這部分電路主要是來(lái)控制強(qiáng)電的通斷實(shí)現(xiàn)對(duì)爐溫的控制。 ② 讀出：當(dāng)OE和CE1為低電平，且WE和CE2為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)輸出緩沖器選通，被選中單元的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)線D7～D0上。 CE為片選信號(hào)，在讀/寫方式時(shí)為低電平。其中，A12～A0為12根地址線，可尋址8KB的存儲(chǔ)空間； D7～D0為8根數(shù)據(jù)線，雙向，三態(tài)，用于讀取和寫入數(shù)據(jù)；OE管腳為讀出允許信號(hào)，低電平有效。具體選擇6264外部靜態(tài)RAM擴(kuò)展芯片。7407為集電極開路的六組驅(qū)動(dòng)器，用來(lái)驅(qū)動(dòng)LED 數(shù)碼管顯示器。LED 數(shù)碼管顯示器是由發(fā)光二極管按一定的結(jié)構(gòu)組合起來(lái)的顯示器件，有 7 段式和 8段式 LED 數(shù)碼管顯示器；LED 數(shù)碼管顯示器的譯碼方式有硬件譯碼方式和軟件譯碼方式；顯示方式有 LED 靜態(tài)顯示和 LED 動(dòng)態(tài)顯示。S5和S6為缺省值，留供以后系統(tǒng)擴(kuò)展使用。在鍵盤的功能設(shè)定上，如下圖所示，有10個(gè)數(shù)字鍵，用于想系統(tǒng)輸入預(yù)設(shè)溫度值等參數(shù)。通常采用軟件來(lái)消除按鍵抖動(dòng)，基本思想是：在第一次檢測(cè)到有按鍵被按下時(shí)，該鍵所對(duì)應(yīng)的航線為低電平，執(zhí)行一段延時(shí)10ms的子程序之后，確認(rèn)該行線確實(shí)很有鍵按下。鍵盤分兩種：獨(dú)立式鍵盤和矩陣式鍵盤，本系統(tǒng)采用矩陣式鍵盤。(1)鍵盤的及設(shè)計(jì)鍵盤在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中能實(shí)現(xiàn)向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)，傳送命令等功能，是人工干預(yù)單片機(jī)的主要手段。與外部設(shè)備連接的引腳有：TMRIN（timerin）是計(jì)數(shù)輸入線；接到待測(cè)的脈沖源；TMROUT(timerout)是計(jì)數(shù)輸出線；PA0～PA7為A口的8位輸入/輸出線；PB0～PB7為B口的8位輸入/輸出線；PC0～PC5為C口的6位輸入/輸出線。當(dāng)IO/M=1時(shí)，CPU是對(duì)I/O接口操作，當(dāng)IO/M=0時(shí)，CPU 是對(duì)RAM進(jìn)行操作，它一般接到CPU的地址線A8上；AD0～AD7為地址數(shù)據(jù)總線；ALE是地址鎖存信號(hào)輸入線；RD、WR分別是讀、寫控制線；RESET是復(fù)位線。在8155芯片中，與 CPU相連的引腳有：CE是片選信號(hào)，當(dāng)CE=0時(shí)，芯片才與CPU交換信息。它內(nèi)部還有256字節(jié)的RAM，可以補(bǔ)充CPU內(nèi)存的不足。它有兩個(gè)8位口A、B和一個(gè)6位口C，總共可以擴(kuò)展出22條接線。由于AT89C52單片機(jī)的I/O口數(shù)量不足，為了擴(kuò)展鍵盤以及LED顯示芯片，需要一片I/O擴(kuò)展芯片來(lái)擴(kuò)展I/O口，本論文選用8155擴(kuò)展芯片。A/D轉(zhuǎn)換電路如圖35所示：圖35 A/D轉(zhuǎn)換電路 鍵盤和顯示電路的設(shè)計(jì)鍵盤的作用是輸入給定爐溫，用于和實(shí)際爐溫對(duì)比，以進(jìn)行模糊運(yùn)算，產(chǎn)生控制量。 （3）中斷方式 把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)（EOC）作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 （2）查詢方式 A/D轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)，例如ADC0809的EOC端。例如ADC0809轉(zhuǎn)換時(shí)間為128μs，相當(dāng)于6MHz的MCS51單片機(jī)共64個(gè)機(jī)器周期。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問(wèn)題是如何確認(rèn)A/D轉(zhuǎn)換的完成，因?yàn)橹挥写_認(rèn)完成后，才能進(jìn)行傳送。當(dāng)OE輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門打