基于單片機(jī)的模糊控制算法溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-展示頁(yè)
2024-11-19 21:27本頁(yè)面
【正文】 該溫度控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖如圖所示，主要由單片機(jī)、數(shù)字溫度傳感器DS18B七段數(shù)碼顯示管、鍵盤(pán)等組成。 本模糊控制的 溫度控制系統(tǒng)具有體積小、操作靈活、可靠性高、實(shí)用、成本低等特點(diǎn) ,適合住宅和各類(lèi)溫室溫度的控制具有一定的實(shí) 用 意義。 當(dāng)檢測(cè)到當(dāng)前溫度時(shí)，單片機(jī)計(jì)算出誤差和誤差變化率，通過(guò)查詢根據(jù)模糊控制規(guī)則得出的控制表，找出正確有效的控制量代碼，再按照對(duì)應(yīng)的控制方法發(fā)出控制信號(hào)，根據(jù)實(shí)際溫度與控制溫度的的差值及差值變化率，找到最佳的控制量，控制電熱絲和 電風(fēng)扇執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。 單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 自動(dòng)控制 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 評(píng)語(yǔ)： 考勤 10 分 守紀(jì) 10 分 過(guò)程 30 分 設(shè)計(jì)報(bào)告 30 分 答辯 20 分 總成績(jī) (100 分 ) 單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 1 基于單片機(jī)的模糊控制算法溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要： 隨著電子產(chǎn)品向智能化和微型化的不斷發(fā)展 ,單片機(jī)已成為電子產(chǎn)品研制和開(kāi)發(fā) 中首選的控制器。為了更好地推廣單片機(jī)在實(shí)際生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用 ,本文介紹一種應(yīng)用 AT89C51 單片機(jī)設(shè)計(jì)的 模糊控制的 溫度控制系統(tǒng) ， 該溫度系統(tǒng)采用溫度傳感器 DS18B20 獲得當(dāng)前溫度， 利用 AT89C51 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)顯示當(dāng)前的溫度值，并可以通過(guò)按鍵設(shè)定將要控制的溫度值。 在 本文中 采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要模塊有： 鍵盤(pán)設(shè)定模塊 、 LED 顯示模塊 、 雙向晶閘管加溫控制模塊 、 風(fēng)扇降溫模塊。 關(guān)鍵詞 ： AT89C51 DS18B20 模糊控制 雙向晶體管 單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 2 1 設(shè)計(jì)目的 這套模糊溫度控制系統(tǒng)可以方便地實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量、溫度顯示及控制等功能，并通過(guò)與單片機(jī)連接的鍵盤(pán)可以實(shí)時(shí)設(shè)定要測(cè)控溫度，還可以連接相應(yīng)的外圍電路，在收到單片機(jī)發(fā) 出的指令后對(duì)環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，再通過(guò)控溫裝置控制溫度的升降。當(dāng)傳感器監(jiān)測(cè)到溫度信息后傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示到共陰極的七段數(shù)碼管顯示器上，系統(tǒng)設(shè)置了所要控制的溫度值，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)溫度超過(guò)或低于這個(gè)設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)控制電阻絲升溫或風(fēng)扇降溫。 圖 1 系統(tǒng)組成框圖 3 硬件設(shè)計(jì) 鍵盤(pán)設(shè)定模塊 本設(shè)計(jì)的鍵盤(pán)設(shè)定模塊采用獨(dú)立式 鍵盤(pán)，設(shè)三個(gè)按鈕，分別為設(shè)定 /顯示器 /顯示器，十位增加鍵和個(gè)位增加鍵，在設(shè)定控制溫度的值時(shí)，可以通過(guò)按下設(shè)定 /顯示按鍵，再按下十位增加與個(gè)位增加按鍵進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置完成后即可松開(kāi)設(shè)定 /顯示按鍵， LED 顯示實(shí)時(shí)的溫度值，如要查看設(shè)定溫度值，則可以直接按下設(shè)定 /顯示按鍵， LED 顯示設(shè)定值，這樣的設(shè)計(jì)不僅可以減少 LED 的成本，還可以電路變得簡(jiǎn)單，更適合操作。系統(tǒng)通過(guò)軟 件的設(shè)計(jì)使得設(shè)定值與實(shí)際值可在同一數(shù)碼管上顯示，所以只用六位即可，大大節(jié)約了成本，也縮小了硬件體積。 C~128176。設(shè)定顯示時(shí)顯示“ SET/控制溫度值”，其中控制溫度值為兩位，可知該系統(tǒng)的溫度控制范圍是 0176。 C。 雙向晶閘管加溫控制模塊 本設(shè)計(jì)的加溫功能是采用交 流調(diào)功電路實(shí)現(xiàn)，交流調(diào)功電路時(shí)將負(fù)載與交流電源接通幾個(gè)整周波，再斷開(kāi)幾個(gè)整周波，通過(guò)改變接通周波數(shù)與斷開(kāi)周波數(shù)的比值來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)載所消耗的平均功率。通?？刂凭чl管導(dǎo)通的時(shí)候都是在電源電壓過(guò)零的時(shí)候，這樣，在交流電源接通期間，負(fù)載電壓電流都是正弦波，不對(duì)電網(wǎng)電壓電流造成通常意義的諧波污染?？紤]到本系統(tǒng)的實(shí)際意義，僅采取風(fēng)扇降溫和自然降溫相結(jié)合的方法即可，該電路采用光電耦合器， PNP 晶體管以及繼電器相互配合實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的控制，當(dāng)光電耦合器輸入端輸入低電平信號(hào)時(shí)， 4， 6 腳導(dǎo)通，此時(shí)晶體管 Q1也導(dǎo)通，致使繼電器線圈有足夠大的電流流過(guò)，使其吸合，從而導(dǎo)通直流電動(dòng)機(jī)環(huán)路，使其工作。電阻 R2,R3 同樣起到限流保護(hù)的作用，電路見(jiàn)附圖 5 所示。 2． 計(jì)算誤差變化率 ec。同時(shí)，把語(yǔ)言變量E,EC 的語(yǔ)言值化為某適當(dāng)論域上的模糊子集。他是模糊控制器的核心，控制規(guī)則可能有很多條，那么需要求出總的控制規(guī)則 R，作為模糊推理的依據(jù)。輸入量模糊化后的語(yǔ)言變量 E,EC 作為模糊推理部分的輸入，再由 E,EC 和總的控制規(guī)則 R，根據(jù)推理合成規(guī)則進(jìn)行模糊推理得到模糊控制量 U. 6． 逆模糊化。 ee cRU給 定 值計(jì) 算誤 差變 化模 糊 化處 理控 制規(guī) 則模 糊處 理逆 模糊 化執(zhí) 行機(jī) 構(gòu)被 控對(duì) 象傳 感 器A / D 轉(zhuǎn) 換被 控 量EE Cy單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 5 7． 建立模糊控制查詢表，以便 單片機(jī)快速控制。由于誤差語(yǔ)句變量 E，誤差變化率語(yǔ)言 EC 均用了 7 個(gè)語(yǔ)言值，所以本系統(tǒng)的模糊規(guī)則共用了 49 條。 圖 3 程序設(shè)計(jì)流程 6 系統(tǒng)仿真及實(shí)際調(diào)試 首先要在 Keil 軟件編寫(xiě)源程序，經(jīng)過(guò)編譯、調(diào)試生成 .HEX 文件；然后雙擊Proteus ISIS 原理圖中的單片機(jī) AT89C51，選擇好要加載的《 》文件；最后進(jìn)行仿真運(yùn)行。
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