本文設(shè)計基于 AT89S51 單片機的太陽能熱水器模糊控制系統(tǒng)，其模糊控制規(guī)則能夠比較有效地模仿人的經(jīng)驗，合理解決輸出的強關(guān)聯(lián)性問題。給出了模糊控制查詢的單片機實現(xiàn)方法及模糊控制系統(tǒng)的核心控制部分的硬件電路和軟件流程。

0 引言

模糊控制是利用模糊數(shù)學(xué)的基本思想和理論的控制方法，它利用隸屬度來描述程度，運用分析不確定、不精確的模糊信息來進行決策，從而實現(xiàn)成功的控制。本文以 ATMEL 公司的 AT89S51 單片機為例介紹了基于單片機的模糊控制器的應(yīng)用，其控制對象是帶有輔助電加熱功能的太陽能熱水器。

1 系統(tǒng)概述

加熱系統(tǒng)主要由蓄熱水箱、太陽能集熱板、電加熱器、中央控制器、電磁閥、電磁繼電器等構(gòu)成。控制系統(tǒng)的原理方框圖如圖 1 所示。

2 太陽能熱水器模糊控制系統(tǒng)的硬件組成

該熱水器的控制系統(tǒng)主要包括單片機、段碼液晶顯示器、時鐘芯片、溫度傳感器、水位傳感器、輔助加熱電路、定時電路、看門狗和復(fù)位接口電路等組成。

2． 1 AT89S51 系列單片機

太陽能熱水器模糊控制系統(tǒng)的控制核心選用 AT-MEL 公司生產(chǎn)的 AT89551 系列的單片機。

2． 2 段碼液晶顯示器

該段碼液晶顯示組件是 12 位段碼式液晶顯示器組件，內(nèi)含 LCD 控制器、LCD 驅(qū)動器，并帶有數(shù)據(jù)譯碼功能，數(shù)據(jù)采用串行輸入，可直接與 CPU 接口。

2． 3 時鐘芯片時鐘芯片采 RTC – 4553 時鐘芯片。該芯片采用內(nèi)置晶振，具有獨特的數(shù)據(jù)處理方法，大大提高了時鐘精度和可靠性。

2． 4 蓄水箱溫度和水位檢測接口電路的設(shè)計本系統(tǒng)溫度檢測電路仍采用熱敏電阻。溫度檢測部分的電路圖如圖 2 所示。

2． 5 繼電器輸出電路

在太陽能熱水器控制器的設(shè)計中，繼電器輸出是實現(xiàn)蓄水箱輔助加熱的手段。對繼電器的控制安全有效是對蓄水箱進行輔助加熱的保證。本控制器中繼電器輸出電路圖如圖 3 所示。

2． 6 定時電路

MCU 和 RTC 的選擇決定了定時電路的硬件 設(shè)計。本系統(tǒng)的定時電路由 AT89551 和 PCF8563組成。

2． 7 看門狗和復(fù)位接口電路的設(shè)計

控制器的看門狗電路采用芯片 IMP705 完成。電路如圖 4 所示。

3 太陽能熱水器模糊控制系統(tǒng)的軟件組成

系統(tǒng)軟件由主程序、檢測子程序、中斷服務(wù)子程序構(gòu)成，在該軟件編制過程中，為抗 50 Hz 工頻干擾和外界的突發(fā)干擾，在對溫度傳感器的輸出進行采樣時，連續(xù)采樣 30 次，再求平均值，作為一個溫度值樣本，這樣可有效提高系統(tǒng)抗干擾能力。

3． 1 程序框圖( 如圖 5)

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