基于80C198單片機的壓力模糊測控系統

1　硬件電路設計
1．1　80C198單片機應用系統設計
　 　80C198單片機采用HCMOS設計，具有功耗低、速度快、資源豐富、抗干擾能力強等特點。以80C198單片機作為壓力測控器，可充分利用其硬件資 源中的A/D部件和HSO部件作為信號的采集通道和輸出控制通道，硬件電路大大簡化，系統的可靠性和抗干擾能力也大大提高。
80C198單片機應用系統原理電路如圖1所示。

本系統以80C198單片機為核心，利用其片內232字節的寄存器作為數據采集和中間計算結果的存儲單元，僅外擴程序存儲器，組成了壓力測控系統的測控核心。
　　根據對測控數據實時記錄和掉電保護的要求，系統中擴展了實時時鐘芯片DS12887。該芯片能夠提供實時日歷/時鐘。在斷電情況下運行十年以上不丟失數據，并且具有114字節的通用RAM，可用于參數的掉電保護。
　　為提高系統的可靠性和抗電源干擾的能力，系統采用MAX1232芯片設計了電源電壓檢測和“看門狗”電路。
　　為提高對壓力信號的檢測精度，系統采用基準電壓源AD584為/D部件提供基準電壓。
1．2　鍵盤/顯示器接口電路設計　　
系統通過可編程鍵盤/顯示器接口器件8279實現對鍵盤和數據顯示器的管理，用于系統測控功能選擇、參數在線修改和顯示等。
1 ．3　壓力信號檢測處理電路　　
壓力傳感器、變送器輸出的信號通常為0～10mA或4～20mA的模擬電流信號，壓力檢測處理電路對其進行I/V變換、限幅、濾波等處理，轉換成0～5V的模擬電壓信號，將該信號送80C198的A/D部件，實現對壓力信號的檢測。壓力信號檢測處理電路如圖2所示。

1．4　輸出控制電路
　 　80C198單片機的HSO部件具有六路HSO輸出通道，通過編程輸出周期可調的脈寬調制波(PWM)，脈寬調制精度最大可達16位。因此，由HSO部 件輸出PWM信號，再經過V/I變換，可輸出0～10mA或4～20mA的控制信號到執行機構，在實現對壓力的精確控制。
輸出控制電路如圖3所示。

2　軟件設計
　　測控系統的軟件部分用于完成對壓力信號的采集、處理、顯示、控制調節和PWM輸出等。
　 　測控系統動態性能的好壞、穩態控制精度的高低、自適應能力的大小，在很大程度上取決于控制算法的設計。由于流體壓力的變化具有純滯后、大慣性和影響因素 多等特點，因此傳統的PID等控制算法很難達到理想的控制效果。本文設計的測控系統采用模糊控制技術實現了對壓力信號的高精度、自適應控制。
　　 模糊控制的基本方法是：將壓力誤差、誤差變化率和為消除誤差所需要調節的控制量用E、R、C來表示，將E、R、C的語言值定義為：正大、正中、正小、零、 負小、負中、負大，它們分別量化為3、2、1、0、－1、－2、－3。模擬人的思維活動，并根據專家控制經驗，將由輸入變量E、R推理得到輸出變量C 的過程用表1的規則來描述。在實際應用中，根據壓力信號的變化特點和影響因素，以表1為基礎乘以適當系數來調節PWM的脈寬。實際應用證明，采用模糊控制 算法與采用PID控制算法相比，系統控制精度更高，動態性能更好、抗干擾能力更強

3　結束語
　　本文設計的壓力測控系統可組成一個低成本、高性能的智能壓力測控儀，也可組成一個較大規模的壓力測控系統；
　　測控系統充分利用了80C198單片機的軟硬件資源，使設計的系統結構簡單、可靠性高、抗干擾能力強；
　　系統通過HSO部件產生PWM信號，并經V/I變換輸出控制電流信號，輸出精度高、線性度好、調整方便；
　　系統采用模糊控制算法，控制精度高，自適應能力強。