嵌入式系統(tǒng)被定義為：以應(yīng)用為中心、以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計算機系統(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料筒內(nèi)，由轉(zhuǎn)動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)不能夠滿足未來塑料擠出加工設(shè)備對溫度控制的要求，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)性和實用性出發(fā)，充分考慮目前擠出機的現(xiàn)狀，采用單片機微控制器作為控制核心，利用K型熱點耦作為溫度信號傳感器，利用AD595作為熱電耦的放大補償芯片，利用P89LPC936內(nèi)建的AD轉(zhuǎn)換器把模擬的溫度信號轉(zhuǎn)換為溫度信號傳遞給主程序，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)。人機界面采用LED數(shù)碼管來顯示當(dāng)前溫度，USB芯片采用飛利浦PDIUSB12USB控制芯片，實現(xiàn)單片機內(nèi)EEPROM中數(shù)據(jù)到PC機的傳輸和目標(biāo)溫度的設(shè)置。下面對主控芯片進(jìn)行簡單介紹。

　　程序存儲器的任何字節(jié)可用作非易失性數(shù)據(jù)存儲器。256字節(jié)RAM數(shù)據(jù)存儲器。P89LPC935和P89LPC936還包括一個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存儲區(qū)，可用來存放器件序列碼及設(shè)置參數(shù)（P89LPC935/936）。2個4路輸入的8位A/D轉(zhuǎn)換器/DAC輸出（P89LPC935/936，P89LPC933/934只有一個A/D）。2個模擬比較器，可選擇輸入和參考源。2個16位定時/計數(shù)器（每一個定時器均可設(shè)置為溢出時觸發(fā)相應(yīng)端口輸出或作為PWM輸出）和1個23位的系統(tǒng)定時器，可用作實時時鐘。

　　溫度控制器組成及工作原理溫度控制器包括：主機、人機界面、時間讀取和設(shè)定、溫度PID控制、電機驅(qū)動控制。溫度控制器通過熱電偶和調(diào)節(jié)電路得到各個溫度控制點的溫度數(shù)據(jù)，通過片上ADC把溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為八位數(shù)字量，單片機上的主程序通過模糊PID算法控制加熱器和冷卻器的運行把溫度控制在預(yù)期范圍內(nèi)。同時通過程序定時把各點的溫度數(shù)據(jù)保存在EEPROM中。當(dāng)我們需要這些數(shù)據(jù)的時候。我們可以通過RS232串口或者USB接口把數(shù)據(jù)傳輸給PC機。以便于我們繪制溫度變化曲線。工作過程如下：得到目標(biāo)溫度值：當(dāng)系統(tǒng)第一次啟動時我們必須設(shè)置目標(biāo)溫度，這項工作可通過串口或者鍵盤實現(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)，如果沒有得到滿足條件的設(shè)定值系統(tǒng)將報錯。

　　得到溫度控制方案：同上溫度控制方案可以通過串口或者鍵盤寫入，而且系統(tǒng)中可以把保留多個控制方案，以便用戶選擇。如果沒有得到滿足條件的設(shè)定值系統(tǒng)將報錯。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)化為計算機可識別的八位數(shù)字信號，采樣周期為1秒，單片機EEPROM中保存最近一段時間的溫度值，可以通過串口導(dǎo)出到PC上，以供我們進(jìn)行分析。

　　輸出加熱器控制信號和冷卻控制信號：系統(tǒng)可以提供開關(guān)量信號控制繼電器的通斷，也可以提供占空比不同的脈沖信號控制加熱強度，前者硬件簡單，算法簡單，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2.1單片機軟件的總體結(jié)構(gòu)由于單片機片資源有限，不能運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發(fā)難度和維護(hù)難度以及系統(tǒng)的測量精度。

　　單片機上的程序設(shè)計和具有嵌入式操作系統(tǒng)平臺的軟件設(shè)計（如psos平臺）有著很大的不同。基于OS的軟件設(shè)計，多任務(wù)容易實現(xiàn)，進(jìn)程間通訊和切換都可以依靠OS提供的管理機制實現(xiàn)。在單片機上只能依靠軟件設(shè)計人員的設(shè)計技巧實現(xiàn)比較合理的任務(wù)切換，筆者采用的是利用時鐘中斷IT0實現(xiàn)鍵盤掃描和溫度數(shù)據(jù)的定時采集，在主循環(huán)中進(jìn)行控制算法的實現(xiàn)。軟件結(jié)構(gòu)圖在IT0ISR中實現(xiàn)對鍵盤的掃描、溫度數(shù)據(jù)的采樣，設(shè)定每隔50ms對鍵盤進(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膶崿F(xiàn)本系統(tǒng)共采用8個溫度采集點，3個溫度控制點，溫度控制點標(biāo)為T0T7.前一溫度采集點溫度作為后面溫度采集點的溫度參考，考慮擠出放熱和物料傳送過程溫度損失。由溫度控制點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)驗不易精確描述，控制過程中各種信號量及評價指標(biāo)不易定量表示，模糊理論是解決這一問題的有效途徑，所以人們運用模糊數(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)的信息作為知識存入計算機知識庫中，然后計算機根據(jù)控制系統(tǒng)的實際響應(yīng)情況（專家系統(tǒng)的輸入條件）運用模糊推理，即可實現(xiàn)對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個參數(shù)與e和ec之間的模糊關(guān)系，在運行中通過不斷的檢測e和ec，根據(jù)模糊控制原理來對3個參數(shù)進(jìn)行修改，以滿足不同的e和ec時對控制參數(shù)的不同要求，而使被控對象有良好的動、靜性能。模糊控制設(shè)計重點在于總結(jié)設(shè)計人員的技術(shù)知識和實踐經(jīng)驗，建立合適的模糊控制規(guī)則表，得到針對kp，ki，kd這3個參數(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機軟件溫度控制器和PC上位機采用RS232串口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，由于目前很多計算機已經(jīng)沒有了串口，在溫度控制器上加裝了USB芯片，實現(xiàn)溫度控制器和PC之間的高速通訊。利用VC.NET設(shè)計了人機界面其主要功能通過以下幾個控件實現(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的設(shè)置一致否則無法通訊。單片機作為核心器件設(shè)計的溫度控制器的主要特點是降低了溫度控制器的成本，在單片機上利用C語言實現(xiàn)了模糊自整定PID算法，利用串口實現(xiàn)了現(xiàn)場設(shè)備和PC機的數(shù)據(jù)交換。