煙葉自動(dòng)烘烤實(shí)驗系統研制
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1 系統總體功能設計
根據現有煙葉烘烤箱的功能組成，所提出的煙葉自動(dòng)烘烤系統結構如圖1所示。
圖1可知，系統由中央控制模塊、溫濕度采集模塊、加熱功率控制模塊、通風(fēng)閥門(mén)控制模塊、循環(huán)風(fēng)機控制模塊、LCD交互界面模塊及SD卡讀寫(xiě)模塊共7個(gè)部分組成：(1)溫、濕度采集模塊。該模塊實(shí)現對烘烤箱中溫度與濕度的采集，并將采集的數據傳到中央控制模塊。(2)加熱功率控制模塊。通過(guò)控制加熱功率實(shí)現對洪烤箱的溫度調節。(3)通風(fēng)閥門(mén)控制模塊。通過(guò)電機實(shí)現對閥門(mén)的開(kāi)閉，起到通風(fēng)的作用。(4)循環(huán)風(fēng)機控制模塊。通過(guò)控制電機，實(shí)現對烘烤箱中風(fēng)扇的控制，進(jìn)而實(shí)現烘烤箱中的空氣循環(huán)，避免溫度的梯度效應。(5)LCD交互界面模塊。通過(guò)觸摸屏實(shí)現對控制信號的輸入，并顯示溫度、濕度等信息。(6)SD卡讀寫(xiě)模塊。實(shí)現對溫、濕度等數據的存儲，并可提取進(jìn)行分析，從而實(shí)現為不同溫、濕度條件下的自動(dòng)控制提供數據。(7)中央控制模塊。實(shí)現與不同模塊的數據交互，實(shí)現系統的功能。
2 系統硬件設計
針對上述結構與功能，系統采用LPC2148作為微控制器，該芯片為Philips公司的一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和嵌入式跟蹤的32位ARM7TDMI-S微控制器，可實(shí)現60 MHz的工作頻率。同時(shí)，LPC2148擁有多達48個(gè)I／O口及多個(gè)串行接口，包括2個(gè)UART。
溫濕度采集模塊通過(guò)由兩個(gè)數字溫度傳感器(DS18B20)組成的干濕球溫濕度檢測模塊，以采集溫度和濕度信息。該模塊的接口電路如圖2所示，接口采用DB9母頭，只需在數據端口加入2 kΩ的上拉電阻即可正常工作，磁珠L(cháng)120、電容C120用于增強抗干擾能力。LPC2148控制器的P0.28，P0.29及P0.30 3個(gè)接口，分別接收DS18B20采集的數據。系統中只需兩個(gè)傳感器數據，另一個(gè)作為備份。
加熱功率控制模塊通過(guò)雙向可控硅控制220 V交流電導通的周期個(gè)數來(lái)控制加熱器功率，具體電路如圖3(a)所示。LPC2148通過(guò)端口P0.16控制雙向光耦MOC3041的導通，進(jìn)而控制雙向可控硅BTA41A的導通，最終達到控制加熱器導通時(shí)間的目的。
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