基于微控制器的數字式溫度伺服控制系統

　　2、時鐘系統與復位電路。系統使用外部晶振或外部時鐘源,內部PLL(鎖相環)電路可以調整系統時鐘,使系統的運行速度更快(CPU 的最大操作時鐘為60MHz)。倘若不使用片內的PLL 功能及ISP(在系統編程)功能,則外部晶振頻率范圍是1~30MHz,外部時鐘頻率的范圍是1~50MHz;若使用外部PLL 功能或ISP 功能,則外部晶振頻率范圍是10~25MHz,外部時鐘頻率范圍是10~25MHz。lpc2214 有兩個復位源,RESET 引腳和看門狗(WDT)復位。RESET 復位屬于硬件復位,看門狗復位屬于軟件復位。

　　3、JTAG 調試接口。調試與測試接口不是系統運行必需的,但現代系統越來越強調可測性,調試、測試接口的設計也越來越受到重視。

　　圖3 是復位和JTAG 接口電路,它在復位信號和CPU 之間插入三態門74HC125。使用三態門主要是為了復位芯片和JTAG 仿真器都可復位。如果沒有74HC125,當復位芯片輸出高電平,JTAG 仿真器就不能把它拉低,這不但不能實現所需要的功能,還可能損壞復位芯片或JTAG 仿真器。因為這種電路JTAG 仿真器對lpc2214 有完全的控制,仿真性能最好。

　　3.2 溫度采集與液晶接口模塊

　　溫度采集部分是本系統中的關鍵模塊之一,負責實時采集室內、室外的溫度信息,并以溫度的變化作為控制電機運行的參數,系統對溫度采集的基本要求是:溫度采集的準確度高,抗干擾性強,容易實現長距離溫度的采集以及多點采集,并且硬件實現簡單。基于以上的原則,本設計選擇單線總線數字溫度傳感器DS1820 來實現。其框圖如圖3 所示。

　　DS1820 可以程序設定9~12 位分辨率,精度為±0.5℃;數字溫度傳感器DS1820,和傳統的模擬傳感器相比,不需要進行A/D 轉換,所以抗干擾性有了很大的提高;所謂一線總線的特性,即是指電源和信號復合在一起,僅使用一根口線,就可以實現溫度的采集。這點更適合本系統中的長距離、多點采集的要求,且實現簡單。

　　液晶模塊是本系統的人機交互模塊,負責實時顯示系統運行時的各種參數,包括室內、室外溫度,電機轉速、參考電流等模擬量。本系統使用的是SMG240128A 點陣圖形液晶模塊。

　　SMG240128A 點陣液晶模塊的點像素為240×128 點,黑色字/白色底,STN 液晶屏,視角為6:00,內嵌控制器為TOSHIBA 公司的T6963C,外部顯示存儲器為32KB。對于lpc2214 微控制器來說,可以采用外部存儲器接口與液晶模塊進行連接,LCD 內部集成了負壓DC-DC 電路(LCD驅動電壓),使用時只需要提供單5V 電源即可。

　　3.3 功率驅動電路

　　無刷直流電機驅動電路由驅動芯片IR2130 和三相全橋逆變電路構成。集成驅動芯片IR2130 內部自舉技術形成懸浮的高壓側電源,因而只用一路電源即可驅動三相橋式逆變電路中母線電壓不超過600V 的六個MOSFET,降低了電路設計復雜度,提高了系統的可靠性。

　　前級控制單元輸出的六路脈寬調制信號經過光電隔離輸入到柵極功率驅動芯片IR2130,經過驅動放大后控制六只功率MOSFET 進行開關動作,實現對電機的控制。同時,電流檢測電路實時檢測主回路電流,經過信號調理,一方面作為IR2130 自身過流檢測單元的輸入信號,另一方面作為電機電流反饋信號輸入到lpc2214 的A/D 轉換單元,實現電機電流的閉環控制;當電路產生過流、過壓和欠壓故障時,產生報警信號,反饋給前級控制電路,以切斷輸入到功率驅動電路的脈寬調制信號。