1.1 主控芯片
??? 為了降低控制儀的成本并減小體積,，主控芯片（CPU）選用美國(guó)ATMEL公司的嵌入式單片機(jī)AT90S8535^[1]。該芯片內(nèi)部具有的8通道10位精度ADC,，可滿足溫度轉(zhuǎn)換的精度要求,；其內(nèi)部的8K字節(jié)在線可編程FLASH、512字節(jié)SRAM及512字節(jié)在線可編程EEPROM可滿足編程調(diào)試的需要,；32個(gè)可編程的I/O接口中除PA口用于A/D轉(zhuǎn)換外,，其它I/O接口可接顯示電路、鍵盤輸入及預(yù)設(shè)置電路和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電路" title="驅(qū)動(dòng)電路">驅(qū)動(dòng)電路等,。這樣,，使用一片40腳的DIP芯片就可以完成設(shè)計(jì)要求,，調(diào)試方便、控制靈活,。
1.2 信號(hào)采集保持電路
??? 信號(hào)采集保持電路如圖2所示,。KF-1型煙葉烤房溫濕度自動(dòng)控制儀最多可處理6路溫度和濕度輸入信號(hào)，圖2所示為其中的一路,。溫,、濕度傳感器選用半導(dǎo)體熱敏電阻，運(yùn)放選用精密運(yùn)算放大器OP07,，集成穩(wěn)壓塊7805給OP07的正輸入端提供基準(zhǔn)電壓,，傳感器采集的溫、濕度信號(hào)送到OP07的負(fù)輸入端,，電位器" title="電位器">電位器W1用于調(diào)節(jié)采樣基準(zhǔn),，電位器W2用于調(diào)整運(yùn)放的放大倍數(shù)。多路溫,、濕度傳感器采集的溫、濕度信號(hào)分別經(jīng)過(guò)信號(hào)采集保持電路處理后送到AT90S8535的PA口進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,。

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1.3 LCD顯示驅(qū)動(dòng)電路
????LCD顯示驅(qū)動(dòng)電路的硬件構(gòu)成如圖3所示,。顯示器用于顯示煙葉烘烤過(guò)程的設(shè)定溫濕度值、實(shí)時(shí)檢測(cè)的溫濕度值和烤程計(jì)時(shí)時(shí)間,。這里選用帶背光的字符型液晶顯示器GXM0802BSL,。這款液晶顯示器可顯示兩行字符，每行八位,。AT90S8535的PC0～PC7和LCD的八位數(shù)據(jù)線連接,，PD4～PD6與LCD的控制線連接，通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)顯示功能,。

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1.4 按鍵和預(yù)置設(shè)定輸入及報(bào)警電路
??? 本控制儀設(shè)計(jì)有兩個(gè)按鍵,，一個(gè)用于設(shè)定溫、濕度顯示和實(shí)時(shí)檢測(cè)溫,、濕度顯示之間的切換,，另一個(gè)用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和人工控制之間的切換。兩個(gè)按鍵分別通過(guò)74LS20接外中斷1,，同時(shí)與AT90S8535的PD0和PD1口連接,。當(dāng)有按鍵按動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào),，由中斷服務(wù)程序掃描PD0和PD1口,，確定是哪一個(gè)按鍵請(qǐng)求中斷，然后調(diào)用相應(yīng)的服務(wù)程序,。報(bào)警電路選用聲光報(bào)警,，當(dāng)實(shí)際溫度和設(shè)定溫度的差值超出預(yù)定范圍時(shí),，聲光自動(dòng)報(bào)警的同時(shí)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)作。另外,，A/D轉(zhuǎn)換接口的PA6,、PA7分別接一個(gè)精密電位器，用于預(yù)置溫濕度值,。在按動(dòng)溫度設(shè)定按鍵后,，手動(dòng)調(diào)節(jié)精密電位器來(lái)設(shè)定溫濕度值，然后再一次按動(dòng)溫度設(shè)定鍵予以確認(rèn),。其硬件構(gòu)成如圖4所示,。

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1.5 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路
??? 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的硬件結(jié)構(gòu)如圖5所示。本控制儀的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是兩個(gè)直流電機(jī),，用于控制前后風(fēng)門的開啟量,。兩個(gè)直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路完全相同，圖5中僅給出了一路驅(qū)動(dòng)電路的示意,。直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)由八路功率驅(qū)動(dòng)芯片ULN2803A和微型繼電器實(shí)現(xiàn),。AT90S8535 PB口的高四位通過(guò)ULN2803A中的四路分別控制兩個(gè)直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。前后風(fēng)門各加兩個(gè)起保護(hù)作用的限位開關(guān),，四個(gè)門限信號(hào)通過(guò)74LS20送到外中斷0,，同時(shí)分別和AT90S8535的PB口低四位連接，一旦有門限信號(hào)產(chǎn)生,，中斷服務(wù)程序則掃描PB口低四位,，確定信號(hào)位置后立刻關(guān)斷相應(yīng)的電機(jī)。

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2 軟件設(shè)計(jì)
??? 在煙葉烤房溫度控制這樣的強(qiáng)時(shí)變,、大時(shí)滯,、非線性系統(tǒng)中，模糊控制的控制效果比傳統(tǒng)的PID等控制方法有著明顯的優(yōu)勢(shì),，它具有達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)間短,、穩(wěn)態(tài)溫度波動(dòng)小、反應(yīng)靈敏,、抗干擾能力強(qiáng),、節(jié)省電能等優(yōu)點(diǎn)。單片機(jī)技術(shù)已是目前常用的控制技術(shù),，把模糊控制的方法和單片機(jī)控制技術(shù)結(jié)合起來(lái),，可使本控制儀的性能指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)。
??? 國(guó)家煙草局推廣的煙葉三段式烘烤工藝使煙葉的工業(yè)成品率有了很大的提高,。該工藝將煙葉的烘烤過(guò)程分為三個(gè)階段,，第一階段為變黃期，第二階段為定色期,，第三階段為烘干期,。各階段中對(duì)烤房的溫度要求如圖6所示,。KF-1型煙葉烤房溫濕度自動(dòng)控制儀的軟件控制方式" title="控制方式">控制方式是為實(shí)現(xiàn)該工藝的溫度控制曲線而設(shè)計(jì)的。

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??? 在三段式煙葉烘烤過(guò)程中,，溫度控制曲線要求第一,、三段的升溫按照每小時(shí)1℃的固定斜率均勻升溫，第二段的升溫按照每小時(shí)0.5℃的固定斜率均勻升溫,。溫度設(shè)定確認(rèn)后,，單片機(jī)首先根據(jù)輸入的各烤程溫度設(shè)定值（即該烤程的恒溫值）確定升溫斜率以及和升溫斜率對(duì)應(yīng)的定時(shí)間隔；接著將采集到的環(huán)境溫度作為起始溫度值,，并按照確定的時(shí)間隔將起始溫度值不斷地均勻提升為新的設(shè)定值,；然后由模糊控制程序根據(jù)控制精度跟隨這個(gè)均勻提升的設(shè)定值對(duì)烤房溫度進(jìn)行控制。當(dāng)烤房?jī)?nèi)溫度達(dá)到烤程的溫度設(shè)定值時(shí),，結(jié)束升溫控制過(guò)程,，進(jìn)入恒溫控制狀態(tài)?？痉?jī)?nèi)濕度的控制方式和溫度控制方式類似,。控制程序流程如圖7所示,。

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??? 外中斷0服務(wù)程序用于判斷門限信號(hào)的位置并強(qiáng)行停止相應(yīng)的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),，其流程圖如圖8所示。外中斷1服務(wù)程序用于處理按鍵請(qǐng)求,，如果是溫濕度預(yù)置鍵請(qǐng)求，則完成溫濕度預(yù)置后返回主程序,；如果是控制方式切換請(qǐng)求,，則設(shè)置標(biāo)志位后返回主程序。其流程圖如圖9所示,。

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??? 程序中烤程計(jì)時(shí)由計(jì)時(shí)中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn),。計(jì)時(shí)顯示小時(shí)和分鐘。對(duì)AT90S8535的16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器1進(jìn)行1/1024分頻,，設(shè)定初值使其每6秒鐘產(chǎn)生一次中斷,，10次中斷為一分鐘。程序流程如圖10所示,。

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