烟叶烤房温湿度自动控制仪的设计

本控制仪设计有两个按键，一个用于设定温、湿度显示和实时检测温、湿度显示之间的切换，另一个用于实现自动控制和人工控制之间的切换。两个按键分别通过74LS20接外中断1，同时与AT90S8535的PD0和PD1口连接。当有按键按动时，产生一个中断信号，由中断服务程序扫描PD0和PD1口，确定是哪一个按键请求中断，然后调用相应的服务程序。报警电路选用声光报警，当实际温度和设定温度的差值超出预定范围时，声光自动报警的同时控制执行机构的驱动电路动作。另外，A/D转换接口的PA6、PA7分别接一个精密电位器，用于预置温湿度值。在按动温度设定按键后，手动调节精密电位器来设定温湿度，然后在一次按动温度预定键予以确认。其硬件构成如图4所示。

1.5直流电机驱动电路

直流电机驱动电路的硬件结构如图5所示。本控制仪的执行机构是两个直流电机。用于控制前后风门的开启量。两个直流电机的驱动电路完全相同，图5中仅给出了一路驱动电路的示意。直流电机的驱动由八路功率驱动芯片ULN2803A和微型继电器实现。AT90S8535 PB口的高四位通过ULN2803A中的四路分别控制两个直流电机的正反转。前后风门各加两个起保护作用的限位开关，四个门限信号通过74LS20送到外中断0，同时分别和AT90S8535的PB口低四位连接，一旦有门限信号产生，中断服务程序则扫描PB口低四位，确定信号位置后立刻关断相应的电机。

2 软件设计

在烟叶烤房温度控制这样的强时变、大时滞、非线性系统中，模糊控制的控制效果比传统的PID等控制方法有着明显的优势，它具有达到设定温度时间短、稳态温度波动小、反应灵敏、抗干扰能力强、节省电能等优点。单片机技术已是目前常用的控制技术，把模糊控制的方法和单片机控制技术结合起来，可使本控制仪的性能指标达到最优。

国家烟草局推广的烟叶三段式烘烤工艺使烟叶的工业成品率有了很大的提高。该工艺将烟叶的烘烤过程分为三个阶段，第一阶段为变黄期，第二阶段为定色期，第三阶段为烘干期。各阶段中对烤房的温度要求如图6所示。KF-1型烟叶烤房温湿度自动控制仪的软件控制方式是为实现该工艺的温度控制曲线而设计的。

    在三段式烟叶烘烤过程中，温度控制曲线要求第一、三段的升温按照每小时1℃的固定斜率均匀升温，第二段的升温按照每小时0.5℃的固定斜率均匀升温。温度确定确认后，单片机首先根据输入的各烤程温度设定值（即该烤程的恒温值）确定升温斜率以及和升温斜率对应的定时间隔；接着将采集到的环境温度作为起始温度值，并按照确定的时间隔将起始温度值不断地均匀提升为新的设定值；然后由模糊控制程序根据控制精度跟随这个均匀提升的设定值对烤房温度进行控制。当烤房内这个均匀提升的设定值对烤房温度进行控制。当烤房内温度达到烤程的温度设定值时，结束升温控制过程，进入恒温控制状态。烤房内湿度的控制方式和温度控制方式类似。控制程序流程如图7所示。

图9

    外中断0服务程序用于判断门限信号的位置并强行停止相应的电机运转，其流程图如图8所示。外中断1服务程序用于处理按键请求，如果是温湿度预置键请求，则完成温湿度预置后返主程序；如果是控制方式切换请求，则设置标志位后返回主程序。其流程如图9所示。

图10

    程序中烤程计时由计时中断服务程序实现。计时显示小时和分钟。对AT90S8535的16位定时/计数器1进行1/1024分频，设定初值使其每6秒钟产生一次中断，10次中断为一分钟。程序流程如图10所示。