基于模糊算法的烤煙控制系統

論文編號:DQ261   論文字數:16817,頁數:48

摘要
 本烤煙模糊控制系統主要部件：單片機AT89S52、液晶顯示模塊、3×3鍵盤、模擬數字轉換器PCF8591、三相與單相異步電動機、步進電機控制的補償風門、實時時鐘芯片DS1302。
 液晶顯示模塊顯示相關的參數的設置和操作步驟。鍵盤可以設置上下棚的目標溫濕度和溫濕度的變化速率。微控制器根據實時時鐘提供的時鐘信息和溫濕度的變化速率使溫濕度按一定規律達到目標溫濕度并得到當前目標溫濕度。
 上下棚的溫濕度用Pt100進行測量，微控制器對由PCF8591得到的數據進行濾波，得出新的數據，與當前目標溫濕度進行比較，得出誤差e和誤差變化率ec，對這兩個量進行模糊化，得出相應的作用模糊子集和隸屬度，根據控制規則和作用模糊子集推理法，計算出控制量的作用模糊子集和隸屬度，這時講得出四組控制量，按上下棚所占一定的比例得出一個比較合理的模糊控制量的作用模糊子集和隸屬度，用重心法對模糊控制量進行清晰化，得出實際控制量，驅動步進電機，控制補償風門。
 根據當前溫濕度是否達到當前目標溫濕度，若沒達到，微控制器啟動單相異步電機，對爐膛內的煤的燃燒進行控制，否則，不啟動單相異步電動機。
 在整個過程中三相異步電動機的啟停與微控制器的啟停同步。
 
 關鍵詞：AT89S52、PCF8591及IIC總線協議、DS1302及SPI總線協議、模糊控制算法。
 
   
The Summary
  The main components of fuzzy control system for flue-cured tobacco: MCU AT89S52, LCD Module, 3 × 3 keyboard, analog-digital converter PCF8591, three phase and single-phase asynchronous motor, stepper motor damper control compensation, and real-time clock chip DS1302 . LCD display settings and parameters related to steps. Keyboard can be set to target the upper and lower shelf temperature, humidity and rate of change of temperature and humidity. Microcontroller based real-time clock provides clock information and rate of change of temperature and humidity to temperature and humidity according to certain rules to achieve goals and get the current temperature and humidity target temperature and humidity. Upper and lower shelf with a Pt100 temperature and humidity measurements, micro-controller data from the PCF8591 be filtered to generate new data, and the current target temperature and humidity, and obtains the error e and error change rate ec, these two fuzzy quantity of obtained the role of the corresponding fuzzy sets and membership, according to control rules and the role of fuzzy sets reasoning method to calculate the role of controlling the amount of fuzzy sets and membership, this time about the amount obtained four groups of control , according to a certain percentage share of the upper and lower shelf arrive at a more reasonable amount of the role of fuzzy control fuzzy sets and membership, with the center of gravity method for fuzzy control volume for clarity, draw the amount of actual control, drive motor, control Compensation throttle. Whether the current temperature and humidity according to the current target temperature and humidity, if not met, the microcontroller can start single phase induction motor, on the furnace to control the combustion of coal, otherwise, do not start single phase induction motor. Throughout the three-phase asynchronous motor during the start and stop and start and stop micro-controller synchronously.
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  Key words: AT89S52, PCF8591 and the IIC bus protocol, DS1302 and the SPI bus protocol, fuzzy control algorithm.
 

目   錄
摘要 4
The Summary 5
第一章  緒論 6
1.1  課題來源 6
1.2  課題背景 6
1.3  烤煙工藝 6
1.4  烤煙控制系統發展現狀 7
1.5  模糊控制 8
1.6  使用的開發平臺 8
第二章  統總體分析和設計 9
2.1  總體設計框圖 9
2.2  有關數值的單位說明 10
2.3  功能特點 10
2.4  技術指標 10
第三章  硬件部分 12
3.1  微控制器 12
3.2  電源系統 12
3.2.1 整個系統電源分析 12
3.2.2  電源系統設計 13
3.3 輸入輸出設備——液晶顯示 13
3.3.1 液晶顯示模塊簡介 13
3.3.2  LCM1602液晶顯示模塊 13
3.3.3 液晶顯示模塊操作 14
3.4  鍵盤 14
3.4.1 鍵盤簡介 14
3.4.2 矩陣鍵盤工作原理 15
3.5 數據采集及轉換—A/D轉換PCF8591及IIC總線協議 16
3.6 實時時鐘——DS1302及SPI總線 19
3.7 電機 22
3.7.1 電機選擇 22
3.7.2 電機控制 23
3.8 電路設計 23
第四章  模糊控制算法 25
4.1 模糊控制系統的基本結構 25
4.2 模糊控制器的基本結構 25
4.3 基于二進制數的作用模糊子集推理方法 26
第五章  軟件部分 30
5.1 鍵盤功能分配 30
5.2 抗干擾 30
5.3 初始化及數據處理 30
5.4 主程序流程圖 31
5.5 子程序流程圖 31
5.5.1菜單處理子程序流程 32
5.5.2 PCF8591 A/D轉換、模糊控制和步進電機控制子程序流程圖 33
5.5.3 DS1302、數據處理和交流異步電機控制子程序流程圖 34
第六章 模糊控制程序仿真 35
6.1 仿真方法 35
6.2 仿真結果記錄 36
6.3 仿真結果分析 36
參考資料： 37
附錄A 烤煙控制系統電路圖（1） 38
附錄A 烤煙控制系統電路（2） 39
附錄B 模糊控制子程序程序 40
附錄C  Matlab 模糊控制仿真程序 47