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基于80C198单片机的压力模糊测控系统

时间：2009-03-11 11:30:55

关键字：单片机测控系统 80C198 BSP

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[导读]1　硬件电路设计 1．1　80C198单片机应用系统设计　　80C198单片机采用HCMOS设计，具有功耗低、速度快、资源丰富、抗干扰能力强等特点。以80C198单片机作为压力测控器，可充分利用其硬件资源中的A/D部件和HSO部

1　硬件电路设计
1．1　80C198单片机应用系统设计
　　80C198单片机采用HCMOS设计，具有功耗低、速度快、资源丰富、抗干扰能力强等特点。以80C198单片机作为压力测控器，可充分利用其硬件资源中的A/D部件和HSO部件作为信号的采集通道和输出控制通道，硬件电路大大简化，系统的可靠性和抗干扰能力也大大提高。
80C198单片机应用系统原理电路如图1所示。

本系统以80C198单片机为核心，利用其片内232字节的寄存器作为数据采集和中间计算结果的存储单元，仅外扩程序存储器，组成了压力测控系统的测控核心。
　　根据对测控数据实时记录和掉电保护的要求，系统中扩展了实时时钟芯片DS12887。该芯片能够提供实时日历/时钟。在断电情况下运行十年以上不丢失数据，并且具有114字节的通用RAM，可用于参数的掉电保护。
　　为提高系统的可靠性和抗电源干扰的能力，系统采用MAX1232芯片设计了电源电压检测和“看门狗”电路。
　　为提高对压力信号的检测精度，系统采用基准电压源AD584为/D部件提供基准电压。
1．2　键盘/显示器接口电路设计　　
系统通过可编程键盘/显示器接口器件8279实现对键盘和数据显示器的管理，用于系统测控功能选择、参数在线修改和显示等。
1 ．3　压力信号检测处理电路　　
压力传感器、变送器输出的信号通常为0～10mA或4～20mA的模拟电流信号，压力检测处理电路对其进行I/V变换、限幅、滤波等处理，转换成0～5V的模拟电压信号，将该信号送80C198的A/D部件，实现对压力信号的检测。压力信号检测处理电路如图2所示。

1．4　输出控制电路
　　80C198单片机的HSO部件具有六路HSO输出通道，通过编程输出周期可调的脉宽调制波(PWM)，脉宽调制精度最大可达16位。因此，由HSO部件输出PWM信号，再经过V/I变换，可输出0～10mA或4～20mA的控制信号到执行机构，在实现对压力的精确控制。
输出控制电路如图3所示。

2　软件设计
　　测控系统的软件部分用于完成对压力信号的采集、处理、显示、控制调节和PWM输出等。
　　测控系统动态性能的好坏、稳态控制精度的高低、自适应能力的大小，在很大程度上取决于控制算法的设计。由于流体压力的变化具有纯滞后、大惯性和影响因素多等特点，因此传统的PID等控制算法很难达到理想的控制效果。本文设计的测控系统采用模糊控制技术实现了对压力信号的高精度、自适应控制。
　　模糊控制的基本方法是：将压力误差、误差变化率和为消除误差所需要调节的控制量用E、R、C来表示，将E、R、C的语言值定义为：正大、正中、正小、零、负小、负中、负大，它们分别量化为3、2、1、0、－1、－2、－3。模拟人的思维活动，并根据专家控制经验，将由输入变量E、R推理得到输出变量C 的过程用表1的规则来描述。在实际应用中，根据压力信号的变化特点和影响因素，以表1为基础乘以适当系数来调节PWM的脉宽。实际应用证明，采用模糊控制算法与采用PID控制算法相比，系统控制精度更高，动态性能更好、抗干扰能力更强

3　结束语
　　本文设计的压力测控系统可组成一个低成本、高性能的智能压力测控仪，也可组成一个较大规模的压力测控系统；
　　测控系统充分利用了80C198单片机的软硬件资源，使设计的系统结构简单、可靠性高、抗干扰能力强；
　　系统通过HSO部件产生PWM信号，并经V/I变换输出控制电流信号，输出精度高、线性度好、调整方便；
　　系统采用模糊控制算法，控制精度高，自适应能力强。