基于模糊單片機的溫控系統(tǒng)設(shè)計

0　引　言
　　壓電復(fù)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(yīng)用。但是，能否對壓電復(fù)合材料極化時的溫度進行準(zhǔn)確的控制是影響壓電復(fù)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(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(jié)構(gòu)特點
　　NLX230結(jié)構(gòu)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(shù)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(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可以根據(jù)規(guī)則寄存器置“1”位，將相應(yīng)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(jié)果輸出，即每條控制規(guī)則前件產(chǎn)生的最小值作為輸出結(jié)果。最大比較器對每條規(guī)則前件產(chǎn)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(jié)果。含最大值的控制規(guī)則的后件的模糊量就是推理結(jié)果的模糊量（由于后件的模糊量實質(zhì)是單點，取值范圍是－128～127，相當(dāng)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(shè)計
　　NLX230有兩種工作方式：主動方式（NLX230自動從外部EEPROM中讀取數(shù)據(jù)）、從動方式（NLX230等待外部邏輯電路來讀寫數(shù)據(jù)），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(shù)據(jù)輸出端DO送出一個讀標(biāo)志和7位的地址，并從 EEPROM中讀出對應(yīng)地址中的16位內(nèi)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(shù)據(jù)被讀入 NLX230中，即NLX230的結(jié)構(gòu)配置過程結(jié)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(jīng)A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字信號，接入模糊單片機NLX230的DI0～DI7，NLX230對輸入端的數(shù)據(jù)按結(jié)構(gòu)配置進行處理，輸出一個數(shù)字控制信號量。再經(jīng)D／A轉(zhuǎn)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。