**单片机设计介绍，基于单片机电阻炉模糊算法控制性系统设计

文章目录

• 一 概要
• 二、功能设计
• • 设计思路
• 三、 软件设计
• • 原理图
• 五、 程序
• 六、 文章目录

一 概要

  基于单片机电阻炉模糊算法控制性系统的设计概要主要包括硬件设计、软件设计以及模糊控制算法的应用。以下是对该设计项目的概要描述：

一、系统概述

该设计以单片机为核心控制器，结合电阻炉、传感器、A/D转换器以及显示电路等外围设备，实现对电阻炉温度的智能化控制。通过模糊控制算法的应用，系统能够实时检测并控制电阻炉的温度，使其达到预设的目标温度，并保持稳定。

二、硬件设计

单片机核心控制器：选用具有高性能和稳定性的单片机，如MCS-51系列中的8051单片机，负责整个系统的控制和数据处理。
传感器与A/D转换器：选用合适的温度传感器，如热敏电阻或热电偶，用于实时检测电阻炉的温度。A/D转换器则将传感器的模拟信号转换为单片机可处理的数字信号。
电阻炉：作为被控对象，通过加热元件产生热量，实现物料的加热处理。
显示电路：采用LED或LCD显示屏，用于实时显示电阻炉的当前温度、目标温度以及工作状态等信息。
三、软件设计

系统初始化：包括单片机的初始化、传感器和A/D转换器的配置等。
温度检测与读取：通过单片机读取传感器的温度数据，并进行必要的数据处理。
模糊控制算法实现：根据模糊控制规则，对检测到的温度数据进行处理，生成相应的控制信号。
控制信号输出：将控制信号输出到电阻炉的加热元件，实现对电阻炉温度的控制。
人机交互界面设计：设计友好的人机交互界面，方便用户设置目标温度、查看当前温度以及进行其他操作。
四、模糊控制算法的应用

模糊控制算法基于规则的智能控制方式，不依赖于被控对象的精确数学模型，特别适合对具有多输入一多输出的强耦合性、参数的时变性、严重非线性与不确定性的复杂系统或过程的控制。在本设计中，模糊控制算法用于根据实时检测到的温度与目标温度之间的偏差以及偏差的变化率，通过查询模糊控制规则表，得出有效的控制量代码，并输出相应的控制信号，实现对电阻炉温度的精确控制。

五、系统特点

高精度控制：通过模糊控制算法的应用，实现对电阻炉温度的精确控制，提高产品质量和生产效率。
稳定性好：系统采用单片机控制，结合稳定的硬件设计和软件算法，确保电阻炉温度的稳定性。
智能化管理：系统能够实时检测并显示电阻炉的温度信息，方便用户进行监控和管理。
六、应用前景

基于单片机电阻炉模糊算法控制性系统具有广泛的应用前景，可应用于冶金、化工、机械制造等领域的热处理过程中。通过智能化控制，可以提高产品质量和生产效率，降低能源消耗和环境污染。同时，该系统也可作为教学实验平台，帮助学生更好地理解和掌握单片机编程、传感器应用以及模糊控制算法等相关知识。

综上所述，基于单片机电阻炉模糊算法控制性系统设计是一个具有实际应用价值和广阔发展前景的项目。通过合理的设计和优化，可以实现电阻炉温度的精确控制，提高生产效率和产品质量。

二、功能设计

随着科学技术的发展，模糊控制的温度控制系统也越来越先进，对温度的控制精度要求也越来越高，模糊控制针对被控对象存在的滞后、时变、非线性等特点,将模糊控制算法引入温度控制系统,改善了系統的控制效果, 在工业电阻温度中有非常好的应用前景。

本毕业设计研究的是基于单片机实现对温度的检测与控制，系统能够实时显示当前的温度值，并可以通过按键设定将要控制的温度值。

首先，本设计系统采用单片机作为信息处理中心，通过传感器，A/D转换器，以及对单片机的编程，完成信号输入检测，温度分析处理及温度显示等功能。利用单片机系统来实现模糊控制的温度控制系统的设计和分析。

其次，系统组成包括传感器，键盘输入，单片机电路，显示电路和LED显示等部分。此次的重点和难点是单片机I/O端口的输出电流难以点亮数码管和模糊控制规则库的建立，本设计通过当检测到当前温度时，单片机计算出误差和误差变化率，在通过查询根据模糊控制规则得出的控制表，找出正确，有效的控制量代码，再按照对应的控制方法发出控制信号，控制电热丝和电风扇执行相应的动作。

最后，对这个毕业设计课题在这一段时间里取得的成就进行总结，并提出和改进了一些模块的功能。

关键词：模糊控制 单片机 传感器 控制量代码

设计思路

设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；

调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；

比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；

软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。

三、 软件设计

本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。

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仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。

Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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原理图

五、 程序

本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。

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六、 文章目录

目 录

摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25