烟叶自动烘烤实验系统研制
1 系统总体功能设计
根据现有烟叶烘烤箱的功能组成,所提出的烟叶自动烘烤系统结构如图1所示。
图1可知,系统由中央控制模块、温湿度采集模块、加热功率控制模块、通风阀门控制模块、循环风机控制模块、LCD交互界面模块及SD卡读写模块共7个部分组成:(1)温、湿度采集模块。该模块实现对烘烤箱中温度与湿度的采集,并将采集的数据传到中央控制模块。(2)加热功率控制模块。通过控制加热功率实现对洪烤箱的温度调节。(3)通风阀门控制模块。通过电机实现对阀门的开闭,起到通风的作用。(4)循环风机控制模块。通过控制电机,实现对烘烤箱中风扇的控制,进而实现烘烤箱中的空气循环,避免温度的梯度效应。(5)LCD交互界面模块。通过触摸屏实现对控制信号的输入,并显示温度、湿度等信息。(6)SD卡读写模块。实现对温、湿度等数据的存储,并可提取进行分析,从而实现为不同温、湿度条件下的自动控制提供数据。(7)中央控制模块。实现与不同模块的数据交互,实现系统的功能。
2 系统硬件设计
针对上述结构与功能,系统采用LPC2148作为微控制器,该芯片为Philips公司的一个支持实时仿真和嵌入式跟踪的32位ARM7TDMI-S微控制器,可实现60 MHz的工作频率。同时,LPC2148拥有多达48个I/O口及多个串行接口,包括2个UART。
温湿度采集模块通过由两个数字温度传感器(DS18B20)组成的干湿球温湿度检测模块,以采集温度和湿度信息。该模块的接口电路如图2所示,接口采用DB9母头,只需在数据端口加入2 kΩ的上拉电阻即可正常工作,磁珠L120、电容C120用于增强抗干扰能力。LPC2148控制器的P0.28,P0.29及P0.30 3个接口,分别接收DS18B20采集的数据。系统中只需两个传感器数据,另一个作为备份。
加热功率控制模块通过双向可控硅控制220 V交流电导通的周期个数来控制加热器功率,具体电路如图3(a)所示。LPC2148通过端口P0.16控制双向光耦MOC3041的导通,进而控制双向可控硅BTA41A的导通,最终达到控制加热器导通时间的目的。
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