基于模糊單片機的溫控系統設計

0　引　言
　　壓電復合材料作為一種智能材料，在航天、航空、工業(yè)控制及制造等方面獲得了廣泛的應用。但是，能否對壓電復合材料極化時(shí)的溫度進(jìn)行準確的控制是影響壓電復合材料性能的重要因素，在本系統中采用模糊控制的方法，利用模糊單片機NLX230對極化溫度進(jìn)行控制。
　　NLX230是美國Neura Logic公司模糊單片機系統的一種基本型號，采用1．25微米COMS40腳DIP封裝，具有很強的模糊邏輯處理能力，并行處理速度達3000萬(wàn)條／秒規則。它有和外部計算機的接口電路、外部EEPROM接口電路和振蕩接口電路，通過(guò)這些接口，可以和外部計算機進(jìn)行有關(guān)信息的傳遞，能夠完成對溫度、位移等參量的精確控制。
1　NLX230的結構特點(diǎn)
　　NLX230結構如圖1所示，由模糊化輸入選擇器、16個(gè)模糊化器、最小比較器、最大比較器、輸出寄存器、規則寄存器和定時(shí)控制七個(gè)單元組成。
1．1　模糊化輸入選擇器和模糊化器
　　模糊化輸入選擇器是由“8選1”多路選擇器組成的選擇電路，模糊化器是用來(lái)求取輸入量對用戶(hù)所定義的隸屬函數的隸屬度。每個(gè)“8選1”選擇器都與一個(gè)模糊化器相連。因此，每個(gè)模糊化都可以從8位的外部信號任選一位輸入，完成對輸入信號的模糊化過(guò)程。NLX230中有16個(gè)模糊化器，一次最多可求取16個(gè)模糊量。

1．2　最小比較器和最大比較器
　　最小比較器是一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )，可以根據規則寄存器置“1”位，將相應的模糊化器的輸出進(jìn)行高速比較，求出最小值，作為最小比較器的結果輸出，即每條控制規則前件產(chǎn)生的最小值作為輸出結果。最大比較器對每條規則前件產(chǎn)生的最小值進(jìn)行比較，求出其中的最大值，這就是模糊邏輯最小最大推理結果。含最大值的控制規則的后件的模糊量就是推理結果的模糊量（由于后件的模糊量實(shí)質(zhì)是單點(diǎn)，取值范圍是－128～127，相當于完成了反模糊化的過(guò)程），故稱(chēng)之為作用值。
1．3　輸出寄存器、規則寄存器
　　規則寄存器用于存放控制規則，NLX230最多可存放64條規則。輸出寄存器用于存放作用值，作用值對輸出值的修改采用累加法，即輸出值等于即時(shí)作用值與上次輸出值相加。
2　系統設計
　　NLX230有兩種工作方式：主動(dòng)方式（NLX230自動(dòng)從外部EEPROM中讀取數據）、從動(dòng)方式（NLX230等待外部邏輯電路來(lái)讀寫(xiě)數據），在本系統中NLX230工作在主動(dòng)方式。圖2是NLX230工作在主動(dòng)方式時(shí)的框圖。

整個(gè)系統的工作過(guò)程：首先NLX230送出串行時(shí)鐘信號SK作為外部EEPROM的時(shí)鐘信號，接著(zhù)
送出片選信號CS選中EEPROM（EEPROM中存儲的是模糊控制器的控制規則）。然后，從串行數據輸出端DO送出一個(gè)讀標志和7位的地址，并從 EEPROM中讀出對應地址中的16位內容送入串行輸入DI端，此時(shí)，片選信號CS變負，接著(zhù)變正。依次類(lèi)推，直至EEPROM中的196個(gè)數據被讀入 NLX230中，即NLX230的結構配置過(guò)程結束。熱電偶測量極化點(diǎn)附近的溫度，熱電偶輸出的電壓信號經(jīng)A／D轉換器轉換后變?yōu)閿底中盘?，接入模?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/單片機">單片機NLX230的DI0～DI7，NLX230對輸入端的數據按結構配置進(jìn)行處理，輸出一個(gè)數字控制信號量。再經(jīng)D／A轉換器輸出一個(gè)控制電壓信號，它控制加熱電阻絲的電流，從而達到控制溫度的目的。