基于lpc的溫度模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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1、基于LPC2124的溫度模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)物理與電子信息學(xué)院嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表2014年1月15日嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告專(zhuān)業(yè)班級(jí)：電信本一班學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)時(shí)間：2014年6月一、設(shè)計(jì)任務(wù)級(jí)要求1．設(shè)計(jì)要求?采用Pt100溫度傳感器，測(cè)溫范圍0~100℃?系統(tǒng)可設(shè)定溫度值?設(shè)定溫度值與測(cè)量溫度值可實(shí)時(shí)顯示?控溫精度：±0.5℃2.設(shè)計(jì)任務(wù)?擬定電路?編制軟件流程圖及給出系統(tǒng)軟件主要部分的源程序二、方案設(shè)計(jì)與論證方案一：基于ＦＰＧＡ的模糊溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用以溫度偏差及溫度偏差變化率作為輸入，以５００Ｈｚ調(diào)制信號(hào)的占空比為輸出量

2、的二維模糊控制器結(jié)構(gòu)，溫度偏差的模糊化溫度偏差error＝設(shè)定溫度T0－測(cè)量溫度Ｔｔ，因?yàn)樵O(shè)定溫度的范圍在40～45℃，而測(cè)量溫度的范圍在25～45℃，那么溫度偏差error的基本論域Ｅ為［－5℃，＋20℃］，將其劃分為10個(gè)模糊子集。其方寬圖如下：實(shí)際溫度值由鉑熱電阻恒流工作調(diào)理電路進(jìn)行測(cè)量。為了克服熱電阻的非線(xiàn)性特點(diǎn)，在信號(hào)調(diào)理電路中加入了負(fù)反饋的非線(xiàn)性校正網(wǎng)絡(luò)，調(diào)理電路的輸出電壓由片內(nèi)10位A/D轉(zhuǎn)換后送入LPC2124，在LCD顯示測(cè)量的溫度值。輸入的設(shè)定值由兩位的獨(dú)立式鍵盤(pán)電路進(jìn)行調(diào)整，可對(duì)設(shè)定值進(jìn)行加1/減1操作，送入LPC2124，仍在L

3、CD上顯示。本系統(tǒng)的模糊控制算法由LPC2124和程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。先由溫度采樣與設(shè)定值一家之言差求出溫度誤差，進(jìn)一步求出誤差變化率，經(jīng)量化及限幅子程度處理，得到誤差語(yǔ)言變量E和誤差變化率語(yǔ)言變量EC，直接查詢(xún)模糊控制表就可獲得控制量U，然后由定時(shí)子程序處理，發(fā)出控制信號(hào)，從而控制輸出功率。若溫度偏高，則控制風(fēng)扇使其降溫，達(dá)到控制溫度的目的。三、硬件設(shè)計(jì)１）鉑熱電阻測(cè)溫調(diào)理電路恒流源驅(qū)動(dòng)電路本系統(tǒng)采用恒流工作調(diào)理電路，鉑熱電阻選用標(biāo)稱(chēng)值為１００Ω的Pt100作為溫度傳感器，其物理、化學(xué)性能在高溫和氧化性的介質(zhì)中非常穩(wěn)定，在-259.34~630.74℃溫域內(nèi)

4、，可作為溫度標(biāo)準(zhǔn)。A1、A2和A3采用低漂移運(yùn)放OP07A,由于有電流流經(jīng)鉑熱電阻傳感器，所以當(dāng)溫度為0℃時(shí)，在鉑熱電阻傳感器上有電壓降，這個(gè)電壓為鉑熱電阻傳感器的集團(tuán)電壓，是運(yùn)放A1輸出電壓的一部分，使恒流工作調(diào)理電路的輸出實(shí)際不為0。2）時(shí)鐘電路如圖所示，LPC2124芯片內(nèi)部設(shè)有一個(gè)反相放大器所構(gòu)成的振蕩器，XRAL1和XRAL2分別為振蕩電路的輸入端和輸出端，時(shí)鐘可以由內(nèi)部或外部產(chǎn)生，在XRAL1和XRAL2引腳上外接定時(shí)器件，內(nèi)部振蕩電路就會(huì)產(chǎn)生自激振蕩。本系統(tǒng)采用的定時(shí)器件為石英晶體和電容組成和關(guān)聯(lián)諧振回路。晶振回路。晶振頻率選擇11.05

5、92MHz,C1、C2的電容值取30pF，電容的大小可起頻率微調(diào)的作用。５）溫度控制電路本系統(tǒng)中控制核心電路（控制加熱絲加熱電路）采用由過(guò)零檢測(cè)晶閘管觸發(fā)器件MOC3061組成的觸發(fā)電路，此器件專(zhuān)門(mén)用于設(shè)計(jì)雙向晶閘管觸發(fā)器。當(dāng)LED導(dǎo)通發(fā)射紅外線(xiàn)且過(guò)零電路檢測(cè)輸出端的交流電壓過(guò)零時(shí)，光控雙向晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通，否則關(guān)斷。MOC3061組成的角發(fā)電路圖中MOC3061的輸出端的最大額定電壓是600V，最大重復(fù)浪涌電流為1A，電壓上升率（dU/dt）約為600V/μs,最大可達(dá)1500V/μs,輸入和輸出間隔電壓大于7500V，輸出控制電流為15mA。（1）

6、輸入限流電阻RIN。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)LED中的下身電流IF大于或等于IFT（MOC3061）的IFT=15mA）時(shí)，光控雙向晶閘管保證觸發(fā)。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，運(yùn)行時(shí)的IF取IFT與最大IF（60mA）之間的值。圖中當(dāng)P3.4端為低電平時(shí)，MOC3061輸入電流約為17mA,在4和6輸出端之間電壓過(guò)零時(shí)，內(nèi)部光控雙向晶閘管導(dǎo)通，觸發(fā)外部雙向晶閘管KS導(dǎo)通；當(dāng)P3.4為高電平時(shí)，雙向晶閘管KS關(guān)斷。設(shè)LED導(dǎo)通壓降為1.3V，7407低電平為0.3V，則有RIN=(5V-1.3V-0.3V)/17mA=200Ω（2）輸出限流電阻R。R是MOC3061的限流電阻，用

7、于限制流經(jīng)MOC3061的輸出端的電流最大值不超過(guò)1A。MOC3061的過(guò)零檢測(cè)電壓為20V，所以對(duì)于電阻性負(fù)載，R即會(huì)稍大于20Ω。如果是電感性負(fù)載，由于電感的影響，觸發(fā)外部雙向晶閘管KS的時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)，流經(jīng)MOC3061輸出端的電流會(huì)增加，故增大R值，R的取值由下式計(jì)算R=Up/Ip=(220*1.414)/1A=311Ω取值稱(chēng)值300Ω。由于R的加入，使觸發(fā)電路有一個(gè)最小觸發(fā)電壓，低于該電壓，外部晶閘管不導(dǎo)通，直到高于該電壓才導(dǎo)通。R增大時(shí)，最小觸發(fā)電壓增大。（3）功率晶閘管的門(mén)極電阻RG，電阻RG可防止誤觸發(fā)，提高搞干擾能力，一般取300~500

8、Ω。（4）吸收回路RS和CS。RS和CS吸收回路接在雙向晶閘管的陽(yáng)極和陰極之間，用業(yè)防止電源的