基于MSP430F149單片機與模糊控制的溫控儀設(shè)計

3 模糊控制規(guī)則表及軟件流程圖
3．1 建立模糊控制規(guī)則表
采用溫度誤差E和溫度誤差變化率Ec作為模糊控制器的輸入變量，溫度控制量U作為模糊控制器的輸出變量。系統(tǒng)中溫度誤差E、溫度誤差變化率Ec和溫度控制量U(單位：℃)的基本域分別為[-5，+5]，[-2，+2]和[0，1]。輸入語言變量的語言值取7個，輸出控制量用于控制繼電器驅(qū)動電路。將占空比模糊控制量設(shè)定為0，1／4，1／2，3／4，1五個單點模糊量和1個控制風(fēng)扇吹風(fēng)的單點模糊量。輸出語言變量的語言值取6個。當U=0時，單片機P3．5口置低電平，使風(fēng)扇控制電路工作；當U=1時，加熱絲控制電路工作，且繼電器在1個周期內(nèi)全關(guān)斷；當U=2時，加熱絲控制電路工作，且繼電器在1／4個周期內(nèi)接通，在3／4個周期內(nèi)關(guān)斷；當U=5時，加熱絲控制電路工作，且繼電器在1個周期內(nèi)全接通。本控制系統(tǒng)選用三角函數(shù)、升半梯形函數(shù)與降半梯形函數(shù)作為輸入量語言值的隸屬函數(shù)，用脈沖函數(shù)作為輸出量語言值的隸屬函數(shù)。模糊控制規(guī)則如表1所示。
由模糊規(guī)則進行推理可以得出模糊控制器語言規(guī)則的輸入輸出關(guān)系，其關(guān)系是一個非線性的關(guān)系曲面。當偏差較大時，控制量的變化應(yīng)盡力使偏差迅速減?。划斊钶^小時，除了要消除偏差外，還要考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性，防止系統(tǒng)出現(xiàn)過沖，甚至引起系統(tǒng)振蕩。
3．2 軟件流程圖
主程序軟件流程如圖4所示。

溫度采集和顯示、鍵盤處理等在編程時作為相對獨立的功能模塊來實現(xiàn)，并自主程序運行中按照設(shè)定的流程來調(diào)用，完成相應(yīng)的任務(wù)后再返回主程序即可。

4 仿真分析
在Proteus仿真軟件中加入編譯后的HEX文件，使用分析圖表分析系統(tǒng)分析加熱器控制信號與風(fēng)扇控制信號輸出端口的占空比。當輸入電壓為2．7 V時，系統(tǒng)的輸出顯示實際溫度為54℃，系統(tǒng)的設(shè)定溫度為55℃，此時P5．4輸出占空比為2：1的加熱器控制信號；而當系統(tǒng)的實際溫度大于設(shè)定溫度時，系統(tǒng)輸出適當?shù)娘L(fēng)扇控制信號以恒定的功率散熱，說明滿足設(shè)計要求。

5 結(jié)語
本系統(tǒng)采用低功耗MSP430系列單片機作為控制核心，整個控制電路較簡單，用模糊控制算法設(shè)計程序，設(shè)定溫度值與測量溫度值實時顯示，控制精度可達±0．5℃，在實際生產(chǎn)和生活中具有廣泛的實用性。