煙葉自動烘烤實驗系統(tǒng)研制
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1 系統(tǒng)總體功能設(shè)計
根據(jù)現(xiàn)有煙葉烘烤箱的功能組成，所提出的煙葉自動烘烤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1可知，系統(tǒng)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卡讀寫模塊共7個部分組成：(1)溫、濕度采集模塊。該模塊實現(xiàn)對烘烤箱中溫度與濕度的采集，并將采集的數(shù)據(jù)傳到中央控制模塊。(2)加熱功率控制模塊。通過控制加熱功率實現(xiàn)對洪烤箱的溫度調(diào)節(jié)。(3)通風(fēng)閥門控制模塊。通過電機實現(xiàn)對閥門的開閉，起到通風(fēng)的作用。(4)循環(huán)風(fēng)機控制模塊。通過控制電機，實現(xiàn)對烘烤箱中風(fēng)扇的控制，進而實現(xiàn)烘烤箱中的空氣循環(huán)，避免溫度的梯度效應(yīng)。(5)LCD交互界面模塊。通過觸摸屏實現(xiàn)對控制信號的輸入，并顯示溫度、濕度等信息。(6)SD卡讀寫模塊。實現(xiàn)對溫、濕度等數(shù)據(jù)的存儲，并可提取進行分析，從而實現(xiàn)為不同溫、濕度條件下的自動控制提供數(shù)據(jù)。(7)中央控制模塊。實現(xiàn)與不同模塊的數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)系統(tǒng)的功能。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
針對上述結(jié)構(gòu)與功能，系統(tǒng)采用LPC2148作為微控制器，該芯片為Philips公司的一個支持實時仿真和嵌入式跟蹤的32位ARM7TDMI-S微控制器，可實現(xiàn)60 MHz的工作頻率。同時，LPC2148擁有多達48個I／O口及多個串行接口，包括2個UART。
溫濕度采集模塊通過由兩個數(shù)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(shù)據(jù)端口加入2 kΩ的上拉電阻即可正常工作，磁珠L120、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個接口，分別接收DS18B20采集的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)中只需兩個傳感器數(shù)據(jù)，另一個作為備份。
加熱功率控制模塊通過雙向可控硅控制220 V交流電導(dǎo)通的周期個數(shù)來控制加熱器功率，具體電路如圖3(a)所示。LPC2148通過端口P0.16控制雙向光耦MOC3041的導(dǎo)通，進而控制雙向可控硅BTA41A的導(dǎo)通，最終達到控制加熱器導(dǎo)通時間的目的。
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