论文论述当下烤房温度系统创新管理模式

　　摘要：该系统以 ARM9S3C2440A 为主处理器，采用数字式温度传感器 DSl8820 采集温湿度，利用 LCD1602 液晶来显示相关数据，配备独立式键盘进行输入控制，用步进电机负责驱动加热风机、循环风机、排湿窗等，12C 总线器件 AT24C02 负责存储相关烘烤参数，构成一个完整的嵌入式控制系统。

　　关键字： ARM 传感器,控制

　　一、系统的构成

　　本系统采用以 S3C2440A 为核心的控制芯片对烤房的 4 个温湿度监测点温湿度、加热风机档位、排湿风机档位、烘烤时间显示等主要参数进行实时监测和控制。硬件电路主要包括 S3C2440A 及其配置电路、由 LM7805 和 LM2596 构成的电源转换电路、由 L297和 L298 构成的驱动电路、由 ISD1420 构成的语音提示报警电路、由 DS18B20 构成的温湿度检测电路、独立式按键控制和由 LCD1602 构成的液晶显示单元。整个硬件框图如图1 所示。

　　(一) 电源转换模块

　　本课题设计了基于 L7805 与 LM2596 的电源转换电路。本电源转换模块固定可输出 3.3V、5V、12V 电压，经过适当微小的调节，能够输出小于 37V的各种电压，并且本模块输出电压误差和振荡频率误差均保持在较低的范围内(电压误差±4%范围内，振荡频率误差±15%范围内)，另外一个特色是本模块具有自我保护电路(一个两级降频限流保护和一个在异常情况下断电的过温完全保护电路)。所有这些使得本模块能够充分满足烤房温湿度自动控制系统核心处理器及其外围器件的对电压的需求。L7805 是一种常见的三端稳压集成电路，所谓三端指的是输入端、接地端和输出端。用 L7805 来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜，电子制作中经常采用。C1、C2分别为输入端和输出端滤波电容，RL 为负载电阻。LM2596 开关电压调节器是降压型电源管理单片集成电路，能够输出 3A 的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性。本电源转换模块电源转换的实现经过了三个阶段：首先是 AC-AC 阶段，在这一阶段主要是利用变压器把 220V 的交流电压变转换为了 9V 的交流电压，其次是 AC-DC 阶段，在这一阶段，主要是利用桥式整流、电容滤波以及 L7805 集成稳压器将 9V 的交流电压转换为了 5V 的直流电压，最后是 DC-DC 阶段，在这一阶段，主要是利用 LM2596 电压转换芯片得到 1.2v 的直流电压。

　　(二) 温度采集模块

　　选用 DALLAS 公司生产的DS18B20 ，其具有结构简单、可并联使用(多个 DS18B20 可以并联在唯一的三线上)、连线简单(与微处理器的双向通讯只需一条线连接)、测温范围广(-55℃～+125℃)、测温精度高(0.5℃)、抗干扰纠错能力强、转换速度快并且测量结果直接输出数字温度信号等显著优点。

　　(三)通信模块

　　选用 I2C 总线，I2C 总线采用两线(串行数据线 SDA 和串行时钟线 SCL)在连接到总线的器件间传递信息。每个器件的识别地址都是唯一的，在不同的阶段可以作为作为发送器或接收器，即可被看作是主机或从机。I2C 总线器件的寻址方式也是比较简单的。IIC 总线上的器件是共用总线的，因此，主器件在进行数据传输前要选择通信的从器件，即进行总线寻址。总线上的所有器件都有唯一的地址，由器件地址和引脚地址两部分构成，共 7 位。引脚地址由 IIC 总线外围器件的地址引脚决定的。

　　(四) 键盘输入模块

　　本设计一共只设置了 5 个按键，同时为了达到实时响应，使用户随时调节系统参数的效果，因此采用“独立式按键接口设计” ，软件实现时，为了节省宝贵的中断资源，同时实现多外部中断响应，提高 CPU 的利用率故采用相对于查询方式具有更高的实时性和可靠性的中断方式。没有键按下的时候，输入端为低电平，CPU 不响应中断;一旦有键按下输入端为高电平，这时 CPU 响应外部中断，并进入相应的中断处理函数进行处理。KEY1—KEY5 为基于外部中断 0 的五个按键中断，分别为设置键、增加键、减少键、查询键、设定键。

　　另外，还有自动/手动选择键：选择手动表示选择人工模式，进入此模式后，执行机构(加热风机转速，排湿风机转速)等都将由人工进行操作，选择自动表示选择自动控制模式，进入此模式后，处理器将调用存储的烘烤工艺参数曲线，根据制定的模糊控制表进行相关的操作。

　　(五) 驱动模块

　　由于 2440A 本身驱动电流较小，驱动不了电机绕组，因

　　此需要用驱动电路产生较大电流来驱动电机工作。本设计采用了基于 L297 和 L298 的步进电机驱动器。

　　二、软件流程图

　　由于本设计采用 ARM9S3C2440A 处理器控制系统，在选择 c 语言作开发语言后，采用了ADS交叉编译环境。

　　为便于软件的升级和维护，采用了模块化设计。整个控制系统软件主要由 S3C2440A 主处理器接受外围模块数据后进行综合处理后控制相应模块进行相应操作、LCD1602 液晶来显示系统运行时间、实时温湿度值等、独立式按键输入相关参数、DS18B20 温度采集、AT24C02 烘烤参数存储即存储预先设定的烘烤参数和人工设定的工艺参数、ISD1420在温湿度和时间超限的情况下语音提示报警等几个模块组成。

　　三、系统仿真与调试

　　本设计主要采用 MATLAB 下的 SIMULINK工具箱进行系统仿真、调试。在 Simulink (包含非线性模块组、输出模块组、连续模块组、离散模块组、函数与表模块组、信号源模块组、数学运算模块组、信号与系统模块组、和子系统模块组等 13 个基本模块库)环境下，对系统进行仿真，分为两个步骤，一是”画”出系统模型，二是对所选器件进行参数设定与修改，这两步完成后便可对其进行仿真。通过仿真各种算法、参数对系统的影响，并最终确定最佳值，对于仿真结果可用示波器将其予以直观的显示。

　　参考文献

　　[1] 焦冰.基于ARM的超声波液位计的研制[D].南京：南京信息工程大学系统分析与集成,2008.

　　[2] 孔庆霞,朱全银.基于 DS18B20 的远距离分布式温度数据采集系统[J].电子测量技术,2009,32(4):154—162

　　[3] 常青，孙世宇.天线控制中的C语言嵌入式系统编程[J].科学技术与工程,2009(4):1342-1344.

《论文论述当下烤房温度系统创新管理模式》

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