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ATMEL公司的嵌入式單片機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,、鍵盤輸入及預設(shè)置電路和執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動電路" title="驅(qū)動電路">驅(qū)動電路等,。這樣，使用一片40腳的DIP芯片就可以完成設(shè)計要求,，調(diào)試方便、控制靈活,。
1.2 信號采集保持電路
??? 信號采集保持電路如圖2所示,。KF-1型煙葉烤房溫濕度自動控制儀最多可處理6路溫度和濕度輸入信號，圖2所示為其中的一路,。溫,、濕度傳感器選用半導體熱敏電阻，運放選用精密運算放大器OP07,，集成穩(wěn)壓塊7805給OP07的正輸入端提供基準電壓,，傳感器采集的溫、濕度信號送到OP07的負輸入端,，電位器" title="電位器">電位器W1用于調(diào)節(jié)采樣基準,，電位器W2用于調(diào)整運放的放大倍數(shù)。多路溫,、濕度傳感器采集的溫,、濕度信號分別經(jīng)過信號采集保持電路處理后送到AT90S8535的PA口進行A/D轉(zhuǎn)換。

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1.3 LCD顯示驅(qū)動電路
????LCD顯示驅(qū)動電路的硬件構(gòu)成如圖3所示,。顯示器用于顯示煙葉烘烤過程的設(shè)定溫濕度值,、實時檢測的溫濕度值和烤程計時時間。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,，通過軟件編程實現(xiàn)顯示功能。

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1.4 按鍵和預置設(shè)定輸入及報警電路
??? 本控制儀設(shè)計有兩個按鍵,，一個用于設(shè)定溫,、濕度顯示和實時檢測溫、濕度顯示之間的切換,，另一個用于實現(xiàn)自動控制和人工控制之間的切換,。兩個按鍵分別通過74LS20接外中斷1,，同時與AT90S8535的PD0和PD1口連接。當有按鍵按動時,，產(chǎn)生一個中斷信號,，由中斷服務程序掃描PD0和PD1口，確定是哪一個按鍵請求中斷,，然后調(diào)用相應的服務程序,。報警電路選用聲光報警，當實際溫度和設(shè)定溫度的差值超出預定范圍時,，聲光自動報警的同時控制執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動電路動作,。另外，A/D轉(zhuǎn)換接口的PA6,、PA7分別接一個精密電位器,，用于預置溫濕度值。在按動溫度設(shè)定按鍵后,，手動調(diào)節(jié)精密電位器來設(shè)定溫濕度值,，然后再一次按動溫度設(shè)定鍵予以確認。其硬件構(gòu)成如圖4所示,。

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

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2 軟件設(shè)計
??? 在煙葉烤房溫度控制這樣的強時變、大時滯,、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，它具有達到設(shè)定溫度時間短,、穩(wěn)態(tài)溫度波動小,、反應靈敏、抗干擾能力強,、節(jié)省電能等優(yōu)點,。單片機技術(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控制技術(shù)結(jié)合起來，可使本控制儀的性能指標達到最優(yōu),。
??? 國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程分為三個階段，第一階段為變黃期,，第二階段為定色期,，第三階段為烘干期。各階段中對烤房的溫度要求如圖6所示,。KF-1型煙葉烤房溫濕度自動控制儀的軟件控制方式" title="控制方式">控制方式是為實現(xiàn)該工藝的溫度控制曲線而設(shè)計的,。

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??? 在三段式煙葉烘烤過程中，溫度控制曲線要求第一,、三段的升溫按照每小時1℃的固定斜率均勻升溫,，第二段的升溫按照每小時0.5℃的固定斜率均勻升溫。溫度設(shè)定確認后,，單片機首先根據(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應的定時間隔；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)控制精度跟隨這個均勻提升的設(shè)定值對烤房溫度進行控制。當烤房內(nèi)溫度達到烤程的溫度設(shè)定值時,，結(jié)束升溫控制過程,，進入恒溫控制狀態(tài)?？痉績?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服務程序用于判斷門限信號的位置并強行停止相應的電機運轉(zhuǎn),，其流程圖如圖8所示。外中斷1服務程序用于處理按鍵請求,，如果是溫濕度預置鍵請求,，則完成溫濕度預置后返回主程序；如果是控制方式切換請求,，則設(shè)置標志位后返回主程序,。其流程圖如圖9所示。

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??? 程序中烤程計時由計時中斷服務程序?qū)崿F(xiàn),。計時顯示小時和分鐘,。對AT90S8535的16位定時/計數(shù)器1進行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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