即熱式電熱水器模糊控制器的設(shè)計(jì)

1、目 錄摘 要2第1章 緒論41.1 模糊控制在家用電器中應(yīng)用的意義4（1） 即電式熱水器研究的背景和意義4（2）模糊控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)41.2 方案選擇與方案論證51.3本研究課題研究?jī)?nèi)容5第2章 模糊控制器的設(shè)計(jì)62.1 模糊控制的基本原理62.2 模糊控制器的設(shè)計(jì)6（1）精確量的模糊化6（2） 模糊控制算法設(shè)計(jì)6（3） 模糊控制狀態(tài)表與查詢表的建立7第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)93.1 系統(tǒng)總體方案93.2系統(tǒng)硬件組成及工作原理93.3 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)10（1） 溫度檢測(cè)電路10DS18B20測(cè)溫原理10DS18B20與單片機(jī)的接口電路11（2）水流檢測(cè)電路11（3） 輸出控制電路12（4） 鍵盤

2、與顯示電路12（5） 核心部件單片機(jī)13（6） 整流和穩(wěn)壓電路13第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)144.1 主程序144.2 T0、T1中斷服務(wù)程序154.3 數(shù)據(jù)采集模塊154.4 鍵掃描子程序164.5 顯示子程序174.6 模糊控制程序18設(shè)計(jì)總結(jié)20參考文獻(xiàn)21附錄22摘 要模糊控制理論是模糊數(shù)學(xué)在工程應(yīng)用中的一個(gè)重要分支，其基本思想就是利用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)人的控制經(jīng)驗(yàn)，它是模糊理論與計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，由于其良好的控制特性而得到廣泛應(yīng)用。本文應(yīng)用ATMEL單片機(jī)AT89S52作為核心部件，并引用了模糊控制理論與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試相結(jié)合的辦法編制出具有智能補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)軟件，從而克服了PID控制方

3、式中存在的進(jìn)入恒溫狀態(tài)所需時(shí)間長(zhǎng)、控制精度低、PID參數(shù)設(shè)置方法不易掌握等缺陷而造成的時(shí)間和能源的浪費(fèi)，使系統(tǒng)工作效率低下，不能很好滿足使用的要求。實(shí)際運(yùn)行表明，應(yīng)用本系統(tǒng)控制技術(shù)而設(shè)計(jì)的即熱式電熱水器溫度控制系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，控制精度高，過渡過程時(shí)間短。本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)熱水器水溫的實(shí)時(shí)控制，程序的可移植性強(qiáng)，有很好的推廣、應(yīng)用價(jià)值。性能達(dá)到目前國(guó)內(nèi)的同類設(shè)備水平，且價(jià)格低廉。關(guān)鍵詞：模糊控制，PID控制，溫度傳感器，霍爾傳感器 ABSTRACTThe fuzzy control theory is an important branch in engineering applications

4、 of fuzzy mathematics. Its basic thought is using computer to realize peoples control experience .It is the result of the fuzzy theory combined with computer technology and automatic technology. And it is widely used because of its good control characteristics. This text uses single-chip microcomput

5、er AT89S52 of ATMEL as the key part and have programmed system soft ware with intelligence compensation using the method of the fuzzy control theory combined together with field debug, thus overcomes the disadvantages of waste of time and energy existed in PID control method, caused by the long nece

6、ssary time to reach constant temperature state, low control precision, difficulty to grasp the setting methods of PID parameters etc., which make systematic working efficiency low and cant meet the demand. Practical running indicates that the temperature control system of electric heater designed us

7、ing this system control technology is steady and reliable, with high control precision and short transition time.This system can realize the re al-time control of the temperature of the water heater, with strong portability of the procedure. It is worthy of popularization and application and its per

8、formance reaches the domestic similar equipment level at present, with low cost Key Words：fuzzy control, PID control, temperature sensor, Halls sensor第1章 緒論1.1 模糊控制在家用電器中應(yīng)用的意義（1） 即電式熱水器研究的背景和意義近年來(lái)，熱水器已經(jīng)成為與人們生活密切相關(guān)的電器設(shè)備。它有安全、環(huán)保等特點(diǎn)，對(duì)安裝的要求比較簡(jiǎn)單，不受空間限制，可以因地制宜。模糊控制是以模糊集合論、模糊語(yǔ)言變量和模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種計(jì)算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)。近幾年來(lái)

9、，隨著人們生活水平的提高，住宅用戶都有條件使用上述即熱式電熱水器，安全系數(shù)可以達(dá)到100%。通過檢測(cè)，即熱式比傳統(tǒng)的熱水器可節(jié)省40%能源。因?yàn)樗炔恍枰A(yù)熱，又不用保溫，省去了大量的額外開支，給用戶帶來(lái)真正的實(shí)惠。即熱式產(chǎn)品作為新型環(huán)保產(chǎn)品，在我國(guó)廣泛使用是大勢(shì)所趨符合現(xiàn)代消費(fèi)潮流。（2）模糊控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)模糊控制力圖對(duì)人們關(guān)于某個(gè)控制問題的成功與失敗和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行加工, 總結(jié)出知識(shí), 從中提煉出控制規(guī)則, 用一系列多維模糊條件語(yǔ)句構(gòu)造系統(tǒng)的模糊語(yǔ)言變量模型, 應(yīng)用CRI 等各類模糊推理方法,可以得到適合控制要求的控制量, 可以說模糊控制是一種語(yǔ)言變量的控制。模糊控制具有以下特點(diǎn):(1) 模糊控

10、制直接采用語(yǔ)言型控制規(guī)則, 出發(fā)點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)操作人員的控制經(jīng)驗(yàn)或相關(guān)專家的知識(shí), 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單, 便于應(yīng)用。(2)模糊控制對(duì)那些數(shù)學(xué)模型難以獲取、動(dòng)態(tài)特性不易掌握或變化非常顯著的對(duì)象非常適用。(3) 模糊控制算法有利于模擬人工控制的過程和方法, 使之具有一定的智能水平。除此, 模糊控制還有比較突出的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn):第一, 模糊控制在許多應(yīng)用中可以有效且便捷地實(shí)現(xiàn)人的控制策略和經(jīng)驗(yàn)。第二, 模糊控制可以不需被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型即可實(shí)現(xiàn)較好的控制。模糊控制也有缺陷, 主要表現(xiàn)在: 1) 精度不太高; 2) 自適應(yīng)能力有限; 3) 易產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象。1.2 方案選擇與方案論證即熱式熱水器使用前無(wú)需加熱，以做到即開即熱

11、，市場(chǎng)上的即熱式熱水器一般采用繼電器調(diào)節(jié)加熱檔位，這種控制屬于開環(huán)控制系統(tǒng)，在某一檔位下，以固定功率加熱，當(dāng)入水溫度或水壓變化時(shí)，出水溫度就會(huì)發(fā)生變化，需要重新調(diào)節(jié)加熱檔位。目前流行恒溫式即熱式熱水器一般采用單純的 PID 調(diào)節(jié)的方式控溫，直接檢測(cè)出水溫度構(gòu)成反饋控制系統(tǒng)這種單純的反饋控制在水壓恒定，入水溫度不太低的情況下能滿足控制要求，由于溫度控制系統(tǒng)存在的滯后性，在水壓波動(dòng)，電壓波動(dòng)，入水溫度變化等外界干擾較大的情況下可能會(huì)造成出水溫度波動(dòng)過大，調(diào)節(jié)時(shí)間過長(zhǎng)，不能滿足即熱式熱水器快速恒溫的要求因此我選擇采用模糊控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)即熱式電熱水器的控制，而模糊控制器直接采用語(yǔ)言型控制規(guī)則, 出發(fā)點(diǎn)是

12、現(xiàn)場(chǎng)操作人員的控制經(jīng)驗(yàn)或相關(guān)專家的知識(shí), 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單, 便于應(yīng)用。并且模糊控制對(duì)那些數(shù)學(xué)模型難以獲取、動(dòng)態(tài)特性不易掌握或變化非常顯著的對(duì)象非常適用。而且模糊控制算法有利于模擬人工控制的過程和方法, 使之具有一定的智能水平。 我的設(shè)計(jì)方案的工作原理為：溫度傳感器及有關(guān)電路將電熱水器出口溫度轉(zhuǎn)化為電壓，再通過A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，單片機(jī)將測(cè)得的數(shù)字量轉(zhuǎn)化為與之對(duì)應(yīng)的溫度值。與設(shè)定的溫度相比較后，以偏差及其變化量為輸入、加熱量為輸出，通過模糊控制算法，就可達(dá)到水溫自調(diào)的目的，并加以顯示。1.3本研究課題研究?jī)?nèi)容采用模糊控制算法實(shí)現(xiàn)熱水器的溫控，利用熱敏電阻檢測(cè)電熱水器出水口溫度，根據(jù)出水口溫度與設(shè)定溫度

13、的差值及該差值隨時(shí)間的變化率實(shí)施模糊邏輯控制。課題主要要求：1闡述恒溫模糊控制的原理； 2基于單片機(jī)恒溫模糊控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)； 3控制系統(tǒng)軟件的編制； 4繪制硬件結(jié)構(gòu)圖和軟件流程圖； 第2章 模糊控制器的設(shè)計(jì)2.1 模糊控制的基本原理模糊控制的基本原理可由圖2.1表示，它的核心部分為模糊控制器，如圖中虛線框中所示。模糊控制器的控制規(guī)則由計(jì)算機(jī)的程序?qū)崿F(xiàn)，微機(jī)通過采樣獲取被控制量的精確值然后將此量與給定值比較得到誤差信號(hào)E,一般誤差信號(hào)E作為模糊控制器的輸入量。把誤差信號(hào)的精確量進(jìn)行模糊化得到模糊量，誤差E的模糊量可以響應(yīng)的模糊語(yǔ)言表示。至此，得到模糊誤差E的模糊語(yǔ)言集合的一個(gè)子集e。再由

14、e和模糊控制規(guī)則根據(jù)推理合成規(guī)則進(jìn)行決策，得到模糊控制量u。圖2.1 模糊控制器原理框圖2.2 模糊控制器的設(shè)計(jì)（1）精確量的模糊化模糊控制器的輸入要求為模糊集合，因此需要將確定數(shù)模糊化。常用的方法有以下兩種: 將確定數(shù)如看作模糊集合的一個(gè)特例。此時(shí)，模糊集合只包含一個(gè)元素, =*,在該元素上的隸屬度為，即=0 0 0 1 0 0 （2.5） 根據(jù)確定數(shù)及量化因子，由=*求得在基本論域-，上的量化等級(jí)；其次查找語(yǔ)言變量的賦值表，找出在元素上與最大隸屬度對(duì)應(yīng)的語(yǔ)言值所決定的模糊集合，該模糊集合就代表了確定數(shù)的迷糊化。（2） 模糊控制算法設(shè)計(jì)模糊控制算法，或稱模糊控制規(guī)則，實(shí)質(zhì)上是將操作者在控制過

15、程中的手動(dòng)操作策略加以總結(jié)而得到的模糊條件語(yǔ)句的集合。除了用模糊條件語(yǔ)句表達(dá)控制規(guī)則外，還可以用模糊控制狀態(tài)表來(lái)表示。常見的模糊控制器結(jié)構(gòu)如圖2.2所示，其中分(a)、(b)、(c)分別對(duì)應(yīng)單輸入單輸出模糊控制器、雙輸入單輸出模糊控制器、多輸入單輸出模糊控制器。模糊控制器模糊控制器 模糊控制器(a)單入單出模糊控制器 (b)雙入單出模糊控制器 (c)多入單出模糊控制器圖2.2 模糊控制器結(jié)構(gòu)（3） 模糊控制狀態(tài)表與查詢表的建立由if E=NB or NM and EC=NB or NM then u=PB所確定的模糊關(guān)系可用式2.6寫出，即： （2.6）如果令此刻采樣所得到的實(shí)際誤差量為e且誤

16、差的變化為ec，由式可以算出控制量為： （2.7）對(duì)于e及ec的隸屬函數(shù)值對(duì)應(yīng)于所量化的等級(jí)上取1，其余均取零，這樣式2.7可以簡(jiǎn)化為： （2.8）式中，是模糊集合NBE和NME第i個(gè)元素的隸屬度，而，是模糊集合NBEC和NMEC第j個(gè)元素的隸屬度。同理，可以由其余各條語(yǔ)句分別求出控制量，控制量為模糊集合u，表示為： (2.9)由式2.9計(jì)算出的模糊控制量可以選用一種判決方法，如最大隸屬度法，將控制量由模糊量變?yōu)榫_量。由模糊條件語(yǔ)句表達(dá)的控制規(guī)則，可得出如表2.4所示的模糊控制狀態(tài)表以及如表2.5所示的模糊控制器查詢表表2.4 模糊控制規(guī)則表NBNMNS0PSPMPBNBPBPBPBPBPM

17、00NMPBPBPBPBPM00NSPMPMPMPM0NSNSN0PMPMPS0NSNMNMP0PMPMPS0NSNMNMPSPSPS0NMNMNMNMPM00NMNBNBNBNBPB00NMNBNBNBNB表2.5 模糊控制器查詢表-6-5-4-3-2-10123456-67676777442000-56666666442000-47676777442000-37666666320-1-1-1-24445444100-1-1-13-2-104445110-1-1-1-4-4-404445110-1-1-1-4-4-41222200-1-4-4-3-4-4-42121

18、20-3-4-4-4-3-4-4-430000-3-3-6-6-6-6-6-6-64000-2-4-4-7-7-7-6-7-6-75000-2-4-4-6-6-6-6-6-6-66000-2-4-4-7-7-7-6-7-6-7第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)總體方案本系統(tǒng)中，需要檢測(cè)的輸入信號(hào)有出水口溫度和內(nèi)膽溫度及水流檢測(cè)信號(hào)。需要輸出的信號(hào)主要是雙向可控硅的導(dǎo)通時(shí)間以控制加熱功率的大小。還要完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示及各工作階段指示、出水溫度的設(shè)置、自動(dòng)檢測(cè)故障原因并顯示等功能，還具有各種完善的保護(hù)功能，如溫度的超限報(bào)警、防干燒。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下： 圖3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3.2 系統(tǒng)硬件組成及工作

19、原理 AT89S52水流檢測(cè)電路鍵盤、顯示接口電路加熱輸出控制電路工作指示和保護(hù)電路過零檢測(cè)電路溫度傳感器圖3.2 控制系統(tǒng)原理框圖即熱式電熱水器控制系統(tǒng)由水流檢測(cè)電路、顯示鍵盤電路、測(cè)溫電路、加熱輸出控制電路、工作指示及保護(hù)電路和過零檢測(cè)等電路組成?？刂葡到y(tǒng)原理框圖如圖3.2所示。首先通過溫度傳感器DS18B20將出水口溫度直接變換成數(shù)字量送到單片機(jī)。單片機(jī)對(duì)接收到的信號(hào)與設(shè)定信號(hào)進(jìn)行比較，采用模糊控制的方法，輸出一個(gè)控制量，控制可控硅的導(dǎo)通周波數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱量的控制。同時(shí)用LED顯示當(dāng)前溫度。3.3 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)硬件電路圖如附錄所示，下面就各個(gè)硬件電路設(shè)計(jì)模塊分別描述。（1

20、） 溫度檢測(cè)電路DS18B20測(cè)溫原理如圖3.3所示，圖中低溫度系數(shù)晶振用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器1,高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。圖3.3 DS18B20測(cè)溫原理圖減法計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1，減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器1重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值就是所測(cè)溫度值。DS18B20與單片機(jī)的接口電路如圖3.4所示。單片機(jī)端口接單線

21、總線，為保證在有效的DS18B20時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè)MOSFET管來(lái)完成對(duì)總線的上拉。圖3.4 DS18 B20采用寄生電源的電路圖當(dāng)DS18B20處于寫存儲(chǔ)器操作和溫度A/D轉(zhuǎn)換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開啟時(shí)間最大為10us.采用寄生電源供電方式時(shí)VDD和GND端均接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口是三態(tài)的。它與單片機(jī)的連接電路請(qǐng)看附錄。（2）水流檢測(cè)電路 由于本熱水器的貯水箱容積非常小，必須做到通水通電，斷水?dāng)嚯?，因此必須?duì)水流進(jìn)行檢測(cè)，防止干燒發(fā)生事故。在本設(shè)計(jì)中采用了霍爾傳感器?；魻柶骷且环N磁傳感器，用它們可以檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化。圖3.6 水流檢測(cè)電路水

22、流檢測(cè)電路的結(jié)構(gòu)如圖3.6所示，由開關(guān)型霍爾器件、放大電路和光電藕合器組成。當(dāng)沒有接通水源時(shí)，因磁鋼離霍爾器件有一定的距離，無(wú)法在霍爾器件上形成足夠的磁場(chǎng)強(qiáng)度，霍爾器件輸出高電平，三極管Q5截止，輸出控制信號(hào)為高電平，該控制信號(hào)經(jīng)或非門輸出低電平，切斷了加熱控制回路。當(dāng)接通水源時(shí)，磁鋼隨水流上升至霍爾器件位置，并在霍爾器件上形成足夠的磁場(chǎng)強(qiáng)度，此時(shí)，霍爾器件輸出低電平，三極管導(dǎo)通，通過光藕輸出低電平的控制信號(hào)，此信號(hào)和單片機(jī)發(fā)出的低電平控制信號(hào)或非后，輸出高電平，接通了加熱控制回路。（3） 輸出控制電路輸出控制電路如圖3.7所示，主要由光電耦合器OPTOIS01,OPTOTRIAC、雙問可控硅

23、Q7、繼電器和加熱管等器件組成。利用光電耦合器隔離交直流信號(hào)，以保證由單片機(jī)輸出的信號(hào)與外部設(shè)備之間的電隔離。當(dāng)單片機(jī)發(fā)出的控制信號(hào)為高電平時(shí)，光電耦合器U2導(dǎo)通，輸出低電平，繼電器導(dǎo)通，接通加熱控制回路。此時(shí)，單片機(jī)將檢測(cè)到Pl.7 引腳變?yōu)榈碗娖?，輸出干燒?bào)警信號(hào)。圖3.7 輸出控制電路圖（4） 鍵盤與顯示電路鍵盤接口電路由按鍵SB1-SB3組成，這3個(gè)按鍵分別接到單片機(jī)的輸入引腳P1.2, P1.3 和Pl.4, 按鍵SB1作為整個(gè)控制系統(tǒng)的啟/停鍵，按鍵SB2、SB3作為設(shè)定鍵，用于設(shè)置溫度的增減。單片機(jī)的輸出引腳P2.0和P2.1分別通過限流電阻和三極管與數(shù)碼管的陽(yáng)極相連向它們提供選

24、通信號(hào)。當(dāng)端口輸出低電平時(shí)，相應(yīng)的三極管導(dǎo)通，從而使相應(yīng)的7段數(shù)碼管選通。（5） 核心部件單片機(jī)系統(tǒng)采用單片機(jī)AT89S52作為模糊處理的核心， AT89S52具有如下特點(diǎn):40個(gè)引腳，8k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM), 32個(gè)外部雙向輸入了輸出(v0)口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗(WDT)電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。其晶振電路與復(fù)位電路如圖3.9所示 圖3.9單片機(jī)復(fù)位與晶振電路（6） 整流和穩(wěn)壓電路 在本控制器中使用了三種電源，它們分別是系統(tǒng)電源+5V,測(cè)溫放大電路中UA7

25、41的供電電源和PWM輸出電源12V。采用如圖3.10所示的穩(wěn)壓電路。圖3.10 整流與穩(wěn)壓電路第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)單片機(jī)控制系統(tǒng)的整個(gè)程序由主程序、TO,T1定時(shí)中斷服務(wù)程序、INT1過零觸發(fā)中斷服務(wù)程序(包括以上五個(gè)模塊)組成。在整個(gè)程序中使用了三個(gè)中斷，T0,T1定時(shí)中斷為內(nèi)部中斷，主要是為了控制采樣時(shí)間和控制雙向可控硅的導(dǎo)通時(shí)間。INT1中斷主要為了檢測(cè)過零信號(hào)而設(shè)的外部中斷，每檢測(cè)到一個(gè)過零信號(hào)，就產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求。4.1 主程序在主程序中，先進(jìn)行各部分的初始化，包括單片機(jī)的初始化、定時(shí)器、外部中斷及數(shù)據(jù)單元的初始化等。TO中斷服務(wù)程序的運(yùn)行時(shí)間必須小于采樣時(shí)間，采樣時(shí)間設(shè)計(jì)為0.5

26、s。主程序的流程圖如圖4.1所示 圖4.1 主程序流程圖4.2 T0、T1中斷服務(wù)程序TO中斷服務(wù)程序用于等待DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間。TO定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初值由DS18B20的延時(shí)時(shí)間以及TO溢出中斷次數(shù)來(lái)決定。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中時(shí)鐘頻率為6MHz，即使采用16位的定時(shí)方式，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)0.5s的定時(shí)，故必須在硬件定時(shí)的基礎(chǔ)上再用軟件計(jì)數(shù)的方式來(lái)完成。先在定時(shí)器中設(shè)計(jì)一個(gè)時(shí)間常數(shù)，使其每隔20ms產(chǎn)生一次溢出中斷，CPU響應(yīng)中斷后將R1中計(jì)數(shù)值加一，當(dāng)R1中內(nèi)容為25時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)0.5 s的定時(shí)。其流程圖如圖4.2圖4.2 T0中斷服務(wù)程序T1中斷服務(wù)程序用于控制雙向可控硅觸發(fā)脈沖的延時(shí)時(shí)

27、間。本次設(shè)計(jì)T1做為計(jì)數(shù)器，計(jì)過零脈沖個(gè)數(shù)。4.3 數(shù)據(jù)采集模塊數(shù)據(jù)采集模塊主要用來(lái)采集電熱水器出水口的溫度，其框圖如圖4.3、圖4.4所示。在一次采集中，對(duì)二個(gè)通道連續(xù)各采集3次數(shù)據(jù)，經(jīng)DS18B20轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后并經(jīng)過數(shù)字中值濾波消除干擾，存入相應(yīng)寄存器，再送入單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。圖4.3 溫度讀取流程圖 圖4.4 數(shù)據(jù)采集流程圖4.4 鍵掃描子程序由于人們對(duì)熱水器水溫要求的不同，因此即熱式電熱水器的出水溫度可通過鍵盤來(lái)設(shè)置所需的數(shù)值。根據(jù)功能設(shè)置了三個(gè)鍵，分別為開關(guān)鍵、溫度增加鍵和減少鍵。在軟件設(shè)計(jì)上主要采用掃描來(lái)檢測(cè)有無(wú)鍵按下，當(dāng)檢測(cè)到低電平時(shí)，調(diào)用一段延時(shí)來(lái)消除抖動(dòng)，防止誤觸發(fā)。其

28、框圖如圖4.5所示。圖4.5 鍵掃描子程序流程圖4.5 顯示子程序顯示部分主要用于實(shí)時(shí)顯示出水口溫度的值。數(shù)據(jù)每0.5s更新一次，與采樣的時(shí)間間隔相同。本次設(shè)計(jì)要進(jìn)行溫度的兩位顯示，并且進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，那么我們先通過查表把個(gè)位數(shù)字的編碼送到P0口，同時(shí)送個(gè)位數(shù)字顯示器的位控信號(hào)，接著送十位。此程序循環(huán)調(diào)用后就能同時(shí)顯示出2位數(shù)字。其流程圖如圖4.6所示。圖4.6 顯示子程序流程圖4.6 模糊控制程序該系統(tǒng)運(yùn)用模糊控制算法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制,使熱水器出水溫度達(dá)到設(shè)定值。具體控制如下:模糊控制流程圖如圖4.7所示。 圖4.7 模糊控制算法流程圖設(shè)計(jì)總結(jié)為期兩周的微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，這次我的課題是“即

29、熱式電熱水器模糊控制器的設(shè)計(jì)”， 剛開始確實(shí)不怎么有頭緒，在老師細(xì)心的指導(dǎo)下和同學(xué)們的幫助下，如期完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。這期間感觸頗多。剛接觸這個(gè)題目時(shí)僅僅只有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)，后來(lái)通過查閱資料，漸漸地有了一個(gè)思路。接下來(lái)就是方案論證了。這期間我有了幾套方案，經(jīng)過老師的審核和同學(xué)們的討論，最后確定了這個(gè)最終的方案。本以為方案論證一完成就成功了一半，但是在實(shí)際過程中，總會(huì)遇到各種問題。包括各種芯片的選擇匹配問題，以及算法的設(shè)計(jì)，本以為自己的算法很完美，但是最后卻發(fā)現(xiàn)沒有考慮硬件的限制，只得重新再來(lái)。還有就是模型的建立，因?yàn)橐郧斑@方面的經(jīng)驗(yàn)比較缺乏，所以很困難，只能去請(qǐng)教老師和其他有經(jīng)驗(yàn)的學(xué)長(zhǎng)，在他們的幫

30、助下，我自己也到處查資料，模型終于建立起來(lái)了。還有就是各種圖形的繪畫，因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間沒接觸的緣故，開始時(shí)用的不怎么熟練，后來(lái)就游刃有余了。兩周時(shí)間很快就過去了，這期間我學(xué)會(huì)了很多東西，對(duì)于控制系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)也有了一個(gè)升華。感謝胡老師和皮老師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助，正是因?yàn)槟銈兊姆瞰I(xiàn)，我才順利的完成了本次課程設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)1 孫慶.模糊控制綜述.控制工程J，19952 何平，王鴻緒.模糊控制器的設(shè)計(jì)及應(yīng)用M.北京：科學(xué)出版社，19973 章衛(wèi)國(guó)，楊向忠.模糊控制理論與應(yīng)用M.西北工業(yè)大學(xué)出版社，20014 黨建武，王陽(yáng)萍.模糊控制技術(shù)M.中國(guó)鐵道出版社，20075 劉建輝. 單片機(jī)模糊控制技術(shù)及應(yīng)用M.沈陽(yáng)：遼寧大學(xué)出版社，20016 曹琳琳單片機(jī)原理應(yīng)用及接口技術(shù)M國(guó)防科技大學(xué)出版社7 沈紅衛(wèi).單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)例分析M.北京：北京航天大學(xué)出版社，20038 宋文緒，楊帆.傳感器與檢測(cè)技術(shù)M.北京：高等教育出版社，20049 王建華，黃河清.計(jì)算機(jī)控制技術(shù).北京：高等教育出版社，200310 陶永華.PID控制原理和自整定策略J.工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，1997 11 韓瑞珍，陳國(guó)定，楊馬英.基于模糊推理的自整定PID控制器J.控制工程，200212 何新貴.模糊知識(shí)處理的理論與技術(shù)M.北京:國(guó)防工業(yè)出版社，1998.04附錄 即熱式電熱水器硬件原理圖tgKQcWA3PtGZ7R4I3