基于模糊單片機的溫控系統(tǒng)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的溫度進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(tǒng)中采用模糊控制的方法，利用模糊單片機NLX230對極化溫度進行控制。
　　NLX230是美國Neura Logic公司模糊單片機系統(tǒng)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3000萬條／秒規(guī)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，通過這些接口，可以和外部計算機進行有關信息的傳遞，能夠完成對溫度、位移等參量的精確控制。
1　NLX230的結構特點
　　NLX230結構如圖1所示，由模糊化輸入選擇器、16個模糊化器、最小比較器、最大比較器、輸出寄存器、規(guī)則寄存器和定時控制七個單元組成。
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，模糊化器是用來求取輸入量對用戶所定義的隸屬函數的隸屬度。每個“8選1”選擇器都與一個模糊化器相連。因此，每個模糊化都可以從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程。NLX230中有16個模糊化器，一次最多可求取16個模糊量。

1．2　最小比較器和最大比較器
　　最小比較器是一個神經網絡，可以根據規(guī)則寄存器置“1”位，將相應的模糊化器的輸出進行高速比較，求出最小值，作為最小比較器的結果輸出，即每條控制規(guī)則前件產生的最小值作為輸出結果。最大比較器對每條規(guī)則前件產生的最小值進行比較，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(guī)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質是單點，取值范圍是－128～127，相當于完成了反模糊化的過程），故稱之為作用值。
1．3　輸出寄存器、規(guī)則寄存器
　　規(guī)則寄存器用于存放控制規(guī)則，NLX230最多可存放64條規(guī)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，即輸出值等于即時作用值與上次輸出值相加。
2　系統(tǒng)設計
　　NLX230有兩種工作方式：主動方式（NLX230自動從外部EEPROM中讀取數據）、從動方式（NLX230等待外部邏輯電路來讀寫數據），在本系統(tǒng)中NLX230工作在主動方式。圖2是NLX230工作在主動方式時的框圖。

整個系統(tǒng)的工作過程：首先NLX230送出串行時鐘信號SK作為外部EEPROM的時鐘信號，接著
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(guī)則）。然后，從串行數據輸出端DO送出一個讀標志和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，片選信號CS變負，接著變正。依次類推，直至EEPROM中的196個數據被讀入 NLX230中，即NLX230的結構配置過程結束。熱電偶測量極化點附近的溫度，熱電偶輸出的電壓信號經A／D轉換器轉換后變?yōu)閿底中盘?，接入模?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/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行處理，輸出一個數字控制信號量。再經D／A轉換器輸出一個控制電壓信號，它控制加熱電阻絲的電流，從而達到控制溫度的目的。