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煙葉烤房溫濕度自動控制儀的設計
摘要：介紹了利用模糊控制技術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。本控制儀使烤房內的溫濕度按照煙葉最佳生化控制曲線而變化，從而提高了烤房內溫濕度的控制精度和烤煙質量。關鍵詞：溫度控制 模糊控制技術 嵌入式單片機 AT90S8535
煙葉成熟采摘后必須經過烘烤加工才能制成工業(yè)用煙。這個烘烤過程一般需要幾十個小時，完全由人工控制烤房燃燒室的火車并監(jiān)測烤房溫度，所以煙農勞動強度很大；而且不能精確控制烤房內的溫濕度，也不能對烤程精確計時，使烤出的煙葉工業(yè)利用率較低。
為解決上述問題，開發(fā)了KF-1型煙葉烤房溫濕度自動控制儀。該控制儀采用嵌入式單片機作為控制器，智能監(jiān)測傳感器溫濕度的變化，并根據煙順烤制過程中的最佳生化控制曲線，利用模糊控制技術控制執(zhí)行機構，保證烤房內溫濕度嚴格按照最佳生化控制曲線變化，從而提高了烤房內溫濕度控制精度及烤煙質量，減輕了煙農的勞動強度。
1 硬件系統(tǒng)的設計
KF-1型煙葉烤房溫濕度自動控制儀是針對國家煙草局在閩南地區(qū)推廣的煙葉烤房項目而設計的。這種類型的煙葉烤房前后均開設一個“門”，前門負責煤燃燒室的給風。需要增加火力升溫時加大前門的開啟量，從而使得烤房內溫度升高；反之減小其開啟時甚至關閉，使得烤房內溫度降低。后門用于調整烤房的濕度，濕度過高時加大后門的開啟量；反之減小其開啟量甚至關閉。KF-1型煙葉烤房溫濕度自動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，可滿足溫度轉換的精度要求；其內部的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可滿足編程調試的需要；32個可編程的I/O接口中除PA口用于A/D轉換外，其它I/O接口可接顯示電路、鍵盤輸入及預設置電路和執(zhí)行機構的驅動電路等。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)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(jié)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、濕度信號分別經過信號采集保持電路處理后送到AT90S8535的PA口進行A/D轉換。
1.3 LCD顯示驅動電路
LCD顯示驅動電路的硬件構成如圖3所示。顯示器用于顯示煙葉烘烤過程的設定溫濕度值、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的八位數據線連接，PD4～PD6與LCD的控制線連接，通過軟件編程實現顯示功能。
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按鍵，一個用于設定溫、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
[1] [2]
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