基于单片机模糊算法温度控制系统设计

**单片机设计介绍，

一 概要

  基于单片机模糊算法温度控制系统设计是一个综合性的项目，结合了单片机技术、传感器技术、模糊控制算法等多个方面。以下是对该设计的概要介绍：

一、系统概述

该设计旨在通过单片机和模糊控制算法实现对温度的精确控制。系统通过温度传感器实时采集环境温度，并将采集到的温度信号传输给单片机。单片机根据模糊控制算法对温度信号进行处理，生成相应的控制信号，通过执行机构对温度进行调节，使环境温度达到预设的目标值。

二、硬件设计

单片机：作为系统的核心控制器，负责接收温度传感器的信号，执行模糊控制算法，并输出控制信号。
温度传感器：用于实时采集环境温度，并将其转换为电信号输出给单片机。常见的温度传感器有热敏电阻、热电偶等。
执行机构：根据单片机的控制信号，执行相应的动作，如加热、制冷等，以实现对温度的调节。
电源电路：为整个系统提供稳定的电源供应。
三、软件设计

温度采集与处理：编写程序使单片机能够实时读取温度传感器的信号，并将其转换为实际的温度值。
模糊控制算法实现：根据模糊控制理论，设计合适的模糊控制器。该控制器根据输入的温度偏差和变化率，通过模糊推理得到输出控制量，以实现对温度的精确控制。
控制信号输出：单片机根据模糊控制器的输出，生成相应的控制信号，并通过接口电路输出给执行机构。
四、模糊控制算法设计

确定模糊控制器的输入和输出变量：通常选择温度偏差和偏差变化率作为输入变量，控制量作为输出变量。
定义模糊集和隶属度函数：根据实际需求，为输入和输出变量定义合适的模糊集和隶属度函数。
制定模糊控制规则：根据经验和专家知识，制定一系列模糊控制规则，用于描述输入和输出之间的映射关系。
进行模糊推理和去模糊化：根据输入的模糊集和模糊控制规则，进行模糊推理得到输出的模糊集，然后通过去模糊化方法将其转换为实际的控制量。
五、系统测试与优化

完成硬件和软件设计后，需要对系统进行测试和优化。通过实际运行测试，验证系统的稳定性和控制精度，并根据测试结果对系统进行必要的调整和优化。

六、安全性与可靠性考虑

在设计过程中，需要充分考虑系统的安全性和可靠性。例如，可以采用过流过压保护、温度异常报警等措施，确保系统在异常情况下能够安全运行。同时，还需要对系统进行严格的测试和验证，确保其在实际应用中的稳定性和可靠性。

综上所述，基于单片机模糊算法温度控制系统设计是一个具有实用性和挑战性的项目。通过合理的硬件和软件设计，以及模糊控制算法的优化，可以实现对温度的精确控制，为各种应用场景提供有力的支持。

二、功能设计

基于单片机模糊算法温度控制系统设计，本电路为基于单片机的温度控制系统。控制系统采用模糊控制器实现。

采用PT100铂电阻温度传感器测量温度。铂电阻温度传感器的调理电路以子电路

的形式给出FRONT-AMP。

其中引脚P3.4用于输出加热器控制信号，引脚P3.5用于输出风扇控制信号。

DISPLAY1用于显示设定温度值；DISPLAY2用于显示实测温度值；

按键功能如下：

#K1：功能控制按钮。若按键未被按下，统执行控制子程序运行；若按键被按下，则转入键盘处理子程序运行。

#K2：操作选择按钮。若按键未被按下，对个位进行操作；若按键被按下，对十位进行操作。

#K3：加一按钮。

#K4：减一按钮。

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