摘要：基于ATmega128單片機設計了智能蒸柜控制系統。由于蒸柜系統之前采用西門子PLC，目前這一系列已經停產，為了實現控制系統優化，采用以ATmega128單片機為控制核心單元，取代原來由PLC及觸摸屏組成的控制系統，并在軟件程序部分將原來的PID算法改進為模糊自整定PID算法。經過軟硬件測試，控制系統與原系統相比更簡單、準確、穩定、經濟、智能，值得在實際應用中廣泛推廣。
關鍵詞：智能蒸柜；ATmega128單片機；485／FC協議；模糊自整定PID算法

智能蒸柜控制系統是一個蒸柜控制系統的改造與優化，之前采用的控制單元部件為西門子S5系列PLC和MP370觸摸屏。S5系列模塊已經停產，觸摸屏操作也由于使用時間過長出現不靈敏現象，現使用的PLC模塊與s5系列模塊存在不兼容現象，并且PLC控制成本較高，故決定采用基于AVR單片機實現系統的節能優化。

1 系統簡介
本次設計采用Atmel公司的AVR系列ATmega128單片，由于此單片機吸收了PLC及51單片機的優點，同PLC一樣可以重設和復位；特別是AT mega128單片機具有128 KB FLASH，4 KB E2PROM，4 KB RAM，多達48個I／O，口，34個中斷源，以及ISP下載及JTAG仿真口。CS5464作為模擬量轉換芯片，ADM2483作為485通信模塊，并做了重大改進，程序的編寫可串行在線下載擦寫(ISP)，內置高精度的A／D轉換器；基于C語言完成AVR固件程序和用戶程序等軟件設計，結果驗證系統成本低、運行相對穩定，系統結構如圖1所示。

2 蒸柜系統的工作原理及硬件實現
2．1 系統工作原理
(1)首先設定系統輸出量——溫度與壓力，再設定系統輸入量，包括閥門開度上限、上限、閥門工作時間、抽氣時間，系統時間等等；
(2)按啟動按鈕，若已關門(光電開關有信號)，開始工作(工作指示燈亮、工作繼電器閉合)，工作時間倒計時；
(3)工作期間，采集蒸房內溫度、壓力值，并與設定值比較，通過模糊自整定PID算法串級控制，實現系統對閥門開度的調整，最終達到預期的自動控制與節能效果；
(4)當壓力、溫度超標時，報警(指示燈亮、蜂鳴器響)，當壓力恢復時，報警停止；
(5)若工作期間檢測到門打開，或按停止按鈕，則停止工作并開始抽氣，抽氣完成結束。
2．2 硬件電路
硬件電路總共分為模擬量采集電路、電源電路部分、CPU處理模塊、鍵盤電路、液晶顯示電路、通信電路、模擬量輸出電路等幾部分，本文主要對以下幾個部分的硬件電路做重點設計。具體的I／O量見表1。

模擬量采集電路有兩路采集溫度，一路采集壓力，兩種電路不同的原因是：由于壓力傳感器采用的是PT1000，要將產生的電流信號通過三極管電路轉換成電壓信號做處理，而壓力變送器輸出的就是標準的4～20 mA標準信號，CS5464是一個常用的功率芯片，此處A／D模塊選用它的主要原因是成本較低，處理速度滿足控制要求。