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煙葉烤房溫濕度自動(dòng)控制儀的設計
摘要：介紹了利用模糊控制技術(shù)研制的基于單片機的KF-1型煙葉烤房溫濕度控制儀的軟硬件設計。本控制儀使烤房?jì)鹊臏貪穸劝凑諢熑~最佳生化控制曲線(xiàn)而變化，從而提高了烤房?jì)葴貪穸鹊目刂凭群涂緹熧|(zhì)量。煙葉成熟采摘后必須經(jīng)過(guò)烘烤加工才能制成工業(yè)用煙。這個(gè)烘烤過(guò)程一般需要幾十個(gè)小時(shí)，完全由人工控制烤房燃燒室的火車(chē)并監測烤房溫度，所以煙農勞動(dòng)強度很大；而且不能精確控制烤房?jì)鹊臏貪穸�，也不能對烤程精確計時(shí)，使烤出的煙葉工業(yè)利用率較低。
為解決上述問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了KF-1型煙葉烤房溫濕度自動(dòng)控制儀。該控制儀采用嵌入式單片機作為控制器，智能監測傳感器溫濕度的變化，并根據煙順烤制過(guò)程中的最佳生化控制曲線(xiàn)，利用模糊控制技術(shù)控制執行機構，保證烤房?jì)葴貪穸葒栏癜凑兆罴焉刂魄�(xiàn)變化，從而提高了烤房?jì)葴貪穸瓤刂凭燃翱緹熧|(zhì)量，減輕了煙農的勞動(dòng)強度。
1 硬件系統的設計
KF-1型煙葉烤房溫濕度自動(dòng)控制儀是針對國家煙草局在閩南地區推廣的煙葉烤房項目而設計的。這種類(lèi)型的煙葉烤房前后均開(kāi)設一個(gè)“門(mén)”，前門(mén)負責煤燃燒室的給風(fēng)。需要增加火力升溫時(shí)加大前門(mén)的開(kāi)啟量，從而使得烤房?jì)葴囟壬�；反之減小其開(kāi)啟時(shí)甚至關(guān)閉，使得烤房?jì)葴囟冉档�。后門(mén)用于調整烤房的濕度，濕度過(guò)高時(shí)加大后門(mén)的開(kāi)啟量；反之減小其開(kāi)啟量甚至關(guān)閉。KF-1型煙葉烤房溫濕度自動(dòng)控制儀的硬件結構如圖1所示。
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]。該芯片內部具有的8通道10位精度ADC，可滿(mǎn)足溫度轉換的精度要求；其內部的8K字節在線(xiàn)可編程FLASH、512字節SRAM及512字節在線(xiàn)可編程EEPROM可滿(mǎn)足編程調試的需要；32個(gè)可編程的I/O接口中除PA口用于A(yíng)/D轉換外，其它I/O接口可接顯示電路、鍵盤(pán)輸入及預設置電路和執行機構的驅動(dòng)電路等。這樣，使用一片40腳的DIP芯片就可以完成設計要求，調試方便、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(dòng)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，集成穩定塊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W1用于調節采樣基準，電位器W2用于調整運放的放大倍數。多路溫、濕度傳感器采集的溫、濕度信號分別經(jīng)過(guò)信號采集保持電路處理后送到AT90S8535的PA口進(jìn)行A/D轉換。
1.3 LCD顯示驅動(dòng)電路
LCD顯示驅動(dòng)電路的硬件構成如圖3所示。顯示器用于顯示煙葉烘烤過(guò)程的設定溫濕度值、實(shí)時(shí)檢測的溫濕度值和烤程計時(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的八位數據線(xiàn)連接，PD4～PD6與LCD的控制線(xiàn)連接，通過(guò)軟件編程實(shí)現顯示功能。
1.4 按鍵和預置設置輸入及報警電路
本控制儀設計有兩個(gè)按鍵，一個(gè)用于設定溫、濕度顯示和實(shí)時(shí)檢測溫、濕度顯示之間的切換，另一個(gè)用于實(shí)現自動(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。當有按鍵按動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)中斷信號，由中斷服務(wù)程序掃描PD0和PD1口，確定是哪一個(gè)按鍵請求中斷，然后調用相應的服務(wù)程序。報警電路選用聲光報警，當實(shí)際溫度和設定溫度的差值超出預定范圍時(shí)，聲光自動(dòng)報警的同時(shí)控制執行機構的驅動(dòng)電路動(dòng)作。另外，A/D轉換接口的PA6、PA7分別接一個(gè)精密電位器，用于預置溫濕度值。在按動(dòng)溫度設定按鍵后，手動(dòng)調節精密電位器來(lái)設定溫濕度，然后在一次按動(dòng)溫度預定鍵予
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