嵌入式系統(tǒng)被定義為：以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。塑料模塑或稱擠出成型，是一種變化眾多、用途廣泛的熱塑性塑料加工方法，其擠出制成的產(chǎn)品都是連續(xù)的型材。塑料擠出生產(chǎn)是將粒狀或粉狀塑料加入擠出機(jī)料筒內(nèi)，由轉(zhuǎn)動(dòng)著的螺桿把塑料向前輸送并壓縮，在一定的溫度和壓力下熔融塑化，熔體在螺桿擠壓作用下流經(jīng)口模即可成型，經(jīng)冷卻定型后，再經(jīng)牽引，切割或卷取即得制品。擠出由于它的連續(xù)特性，所以是這類加工方法中最重要的一種。

　　塑料擠出加工過(guò)程中，物料的溫度嚴(yán)重影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，尤其是表面質(zhì)量，傳統(tǒng)的溫度控制設(shè)備和控制原理已經(jīng)不能夠滿足未來(lái)塑料擠出加工設(shè)備對(duì)溫度控制的要求，而嵌入式系統(tǒng)為我們提供了完美的解決方案。塑料擠出嵌入式溫度控制系統(tǒng)塑料擠出嵌入式溫度控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)該系統(tǒng)從經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性出發(fā)，充分考慮目前擠出機(jī)的現(xiàn)狀，采用單片機(jī)微控制器作為控制核心，利用K型熱點(diǎn)耦作為溫度信號(hào)傳感器，利用AD595作為熱電耦的放大補(bǔ)償芯片，利用P89LPC936內(nèi)建的AD轉(zhuǎn)換器把模擬的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為溫度信號(hào)傳遞給主程序，主程序利用模糊控制算法控制IO口的輸出，控制電加熱器和風(fēng)扇以便把溫度穩(wěn)定在允許范圍內(nèi)。人機(jī)界面采用LED數(shù)碼管來(lái)顯示當(dāng)前溫度，USB芯片采用飛利浦PDIUSB12USB控制芯片，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)內(nèi)EEPROM中數(shù)據(jù)到PC機(jī)的傳輸和目標(biāo)溫度的設(shè)置。下面對(duì)主控芯片進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

　　程序存儲(chǔ)器的任何字節(jié)可用作非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。256字節(jié)RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。P89LPC935和P89LPC936還包括一個(gè)512字節(jié)的附加片內(nèi)RAM.512字節(jié)片內(nèi)用戶數(shù)據(jù)EEPROM存儲(chǔ)區(qū)，可用來(lái)存放器件序列碼及設(shè)置參數(shù)（P89LPC935/936）。2個(gè)4路輸入的8位A/D轉(zhuǎn)換器/DAC輸出（P89LPC935/936，P89LPC933/934只有一個(gè)A/D）。2個(gè)模擬比較器，可選擇輸入和參考源。2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器（每一個(gè)定時(shí)器均可設(shè)置為溢出時(shí)觸發(fā)相應(yīng)端口輸出或作為PWM輸出）和1個(gè)23位的系統(tǒng)定時(shí)器，可用作實(shí)時(shí)時(shí)鐘。

　　溫度控制器組成及工作原理溫度控制器包括：主機(jī)、人機(jī)界面、時(shí)間讀取和設(shè)定、溫度PID控制、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制。溫度控制器通過(guò)熱電偶和調(diào)節(jié)電路得到各個(gè)溫度控制點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，通過(guò)片上ADC把溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為八位數(shù)字量，單片機(jī)上的主程序通過(guò)模糊PID算法控制加熱器和冷卻器的運(yùn)行把溫度控制在預(yù)期范圍內(nèi)。同時(shí)通過(guò)程序定時(shí)把各點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)保存在EEPROM中。當(dāng)我們需要這些數(shù)據(jù)的時(shí)候。我們可以通過(guò)RS232串口或者USB接口把數(shù)據(jù)傳輸給PC機(jī)。以便于我們繪制溫度變化曲線。工作過(guò)程如下：得到目標(biāo)溫度值：當(dāng)系統(tǒng)第一次啟動(dòng)時(shí)我們必須設(shè)置目標(biāo)溫度，這項(xiàng)工作可通過(guò)串口或者鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)，如果我們不設(shè)定目標(biāo)溫度，系統(tǒng)將采用默認(rèn)值（最后一次的設(shè)定值），得到目標(biāo)溫度后，系統(tǒng)將進(jìn)入溫度采集循環(huán)，如果沒(méi)有得到滿足條件的設(shè)定值系統(tǒng)將報(bào)錯(cuò)。

　　得到溫度控制方案：同上溫度控制方案可以通過(guò)串口或者鍵盤(pán)寫(xiě)入，而且系統(tǒng)中可以把保留多個(gè)控制方案，以便用戶選擇。如果沒(méi)有得到滿足條件的設(shè)定值系統(tǒng)將報(bào)錯(cuò)。進(jìn)入溫度采集循環(huán)：系統(tǒng)的輸入為攜帶溫度信息的熱電偶電壓，ADC把它轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可識(shí)別的八位數(shù)字信號(hào)，采樣周期為1秒，單片機(jī)EEPROM中保存最近一段時(shí)間的溫度值，可以通過(guò)串口導(dǎo)出到PC上，以供我們進(jìn)行分析。

　　輸出加熱器控制信號(hào)和冷卻控制信號(hào)：系統(tǒng)可以提供開(kāi)關(guān)量信號(hào)控制繼電器的通斷，也可以提供占空比不同的脈沖信號(hào)控制加熱強(qiáng)度，前者硬件簡(jiǎn)單，算法簡(jiǎn)單，控制精度低，后者精度較高，控制靈活，但是算法和硬件都較復(fù)雜。塑料擠出溫度控制器的軟件設(shè)計(jì)2.1單片機(jī)軟件的總體結(jié)構(gòu)由于單片機(jī)片資源有限，不能運(yùn)行較大的嵌入式操作系統(tǒng)。所以系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣直接影響軟件的開(kāi)發(fā)難度和維護(hù)難度以及系統(tǒng)的測(cè)量精度。

　　單片機(jī)上的程序設(shè)計(jì)和具有嵌入式操作系統(tǒng)平臺(tái)的軟件設(shè)計(jì)（如psos平臺(tái)）有著很大的不同?；贠S的軟件設(shè)計(jì)，多任務(wù)容易實(shí)現(xiàn)，進(jìn)程間通訊和切換都可以依靠OS提供的管理機(jī)制實(shí)現(xiàn)。在單片機(jī)上只能依靠軟件設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)技巧實(shí)現(xiàn)比較合理的任務(wù)切換，筆者采用的是利用時(shí)鐘中斷IT0實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)掃描和溫度數(shù)據(jù)的定時(shí)采集，在主循環(huán)中進(jìn)行控制算法的實(shí)現(xiàn)。軟件結(jié)構(gòu)圖在IT0ISR中實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵盤(pán)的掃描、溫度數(shù)據(jù)的采樣，設(shè)定每隔50ms對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描，如果是F1被按下進(jìn)入溫度設(shè)定模式。溫度設(shè)定由4個(gè)功能鍵控制，當(dāng)F4被按下，系統(tǒng)跳出溫度設(shè)置狀態(tài)?？刂扑惴ǖ膶?shí)現(xiàn)本系統(tǒng)共采用8個(gè)溫度采集點(diǎn)，3個(gè)溫度控制點(diǎn)，溫度控制點(diǎn)標(biāo)為T(mén)0T7.前一溫度采集點(diǎn)溫度作為后面溫度采集點(diǎn)的溫度參考，考慮擠出放熱和物料傳送過(guò)程溫度損失。由溫度控制點(diǎn)間的溫度差異得到相應(yīng)的溫度損失系數(shù)。該系數(shù)用于后續(xù)控制算法中的系數(shù)整定。由于操作者的經(jīng)驗(yàn)不易精確描述，控制過(guò)程中各種信號(hào)量及評(píng)價(jià)指標(biāo)不易定量表示，模糊理論是解決這一問(wèn)題的有效途徑，所以人們運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)的基本理論和方法，把規(guī)則的條件操作采用模糊集表示，并把這些模糊控制規(guī)則及有關(guān)的信息作為知識(shí)存入計(jì)算機(jī)知識(shí)庫(kù)中，然后計(jì)算機(jī)根據(jù)控制系統(tǒng)的實(shí)際響應(yīng)情況（專家系統(tǒng)的輸入條件）運(yùn)用模糊推理，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)PID參數(shù)的最佳調(diào)整，這就是模糊自適應(yīng)PID控制。

　　PID參數(shù)模糊自整定是找出PID的3個(gè)參數(shù)與e和ec之間的模糊關(guān)系，在運(yùn)行中通過(guò)不斷的檢測(cè)e和ec，根據(jù)模糊控制原理來(lái)對(duì)3個(gè)參數(shù)進(jìn)行修改，以滿足不同的e和ec時(shí)對(duì)控制參數(shù)的不同要求，而使被控對(duì)象有良好的動(dòng)、靜性能。模糊控制設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于總結(jié)設(shè)計(jì)人員的技術(shù)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，建立合適的模糊控制規(guī)則表，得到針對(duì)kp，ki，kd這3個(gè)參數(shù)分別整定的模糊控制表。kp，ki，kd的模糊控制規(guī)則表建立好后，根據(jù)如下方法進(jìn)行kp，ki，kd的自適應(yīng)校正。將系統(tǒng)誤差e和誤差變化率ec變化范圍定義為模糊集上的論域。e，ec={－5，－4，－3，－2，＋1，0，1，2，3，4，5}其模糊子集為e，ec={NB.NM.NS，O，PS，PM，PB}，子集中元素分別代表負(fù)大，負(fù)中，負(fù)小，零，正小，正中，正大。設(shè)e，ec和kp，ki，kd均服從正態(tài)分布，因此得到各模糊子集的隸屬度賦值表和各參數(shù)控制模型，應(yīng)用模糊合成推理設(shè)計(jì)PID參數(shù)的模糊矩陣表，帶入以下公式。

　　kp=kpp+{ei，eci}pki=kip+{ei，eci}Ikd=kdp+{ei，eci}d3PC機(jī)軟件溫度控制器和PC上位機(jī)采用RS232串口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，由于目前很多計(jì)算機(jī)已經(jīng)沒(méi)有了串口，在溫度控制器上加裝了USB芯片，實(shí)現(xiàn)溫度控制器和PC之間的高速通訊。利用VC.NET設(shè)計(jì)了人機(jī)界面其主要功能通過(guò)以下幾個(gè)控件實(shí)現(xiàn)：目標(biāo)溫度設(shè)定文本框、溫度設(shè)定確認(rèn)按鈕、溫度數(shù)據(jù)讀取按鈕、溫度曲線顯示按鈕、專家數(shù)據(jù)導(dǎo)入。如、所示。上位機(jī)界面溫度曲線RS232串口通訊程序采用利用Microsoft公司提供的ActiveX控件MicrosoftCommunicationsControl實(shí)現(xiàn)。設(shè)定傳輸方式為9600，N，8，1，采用9600的波特率。這里的波特率必須和單片機(jī)的設(shè)置一致否則無(wú)法通訊。單片機(jī)作為核心器件設(shè)計(jì)的溫度控制器的主要特點(diǎn)是降低了溫度控制器的成本，在單片機(jī)上利用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了模糊自整定PID算法，利用串口實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和PC機(jī)的數(shù)據(jù)交換。