利用ATmega16設計電熱鍋爐溫度控制器的方法

電熱鍋爐是可將電能直接轉化成熱能,具有熱效率高、體積小、無污染、噪聲小、運行安全可靠、供熱穩定、自動化程度高等優點,是理想的節能環保型的供暖設備。

本控制器主要針對過程控制實驗室的控制裝置而設計的,對浙大中控的AE2000B過程控制實驗裝置中電熱鍋爐的溫度進行控制、顯示,具有手動、自動功能,帶有漏電、超溫、超壓及缺水保護和報警系統。

智能儀表的研制開發

智能儀表是以單片機為核心的儀表,其設計要點大致有兩點,即模塊化設計和模塊的連接。

● 模塊化設計

依據儀表的功能、精度要求等,自上而下按儀表功能層次把硬件和軟件分成若干個模塊,分別進行設計與調試,然后把它們連接起來,進行總調,這是設計儀表最基本的思想。

硬件部分包括主機電路、過程輸入/輸出通道(模擬量輸入/輸出通道和開關量輸入/輸出通道)、人機聯系部件和接口電路以及串行數據通信接口等。軟件部分包括監控程序(包括初始化、鍵盤和顯示管理、中斷管理、時鐘管理、自診斷等),中斷處理程序以及各種測量(數字濾波、標度變換、非線性校正等)和控制算法等功能模塊。模塊化設計的優點是：無論是硬件還是軟件,每個模塊都相對獨立,故能獨立地進行研制和修改,使復雜的研制工作得到簡化,從而提高工作教益和研制速度。

● 模塊的連接

上述各種軟、硬件研制、調試之后還需要將它們按一定的方式連接起來,才能構成完整的儀表,以實現數據采集、傳輸、處理和輸出等各項功能。為實現既定的各種功能,軟件模塊的連接一般是通過監控主程序調用各種功能模塊,或采用中斷的方法實時地執行相應的服務模塊來實現的。

硬件模塊連接方法有兩種：一種是以主機模塊為核心,通過設計者自行定義的內部總線(數據總線、地址總線和控制總線)連接其他模塊;另一種是用標準總線連接其他模塊,這種方式可選擇標準化、模塊化的典型電路,使配接靈活、方便。

圖1 智能控制器硬件系統原理圖

溫度控制器硬件的開發

● 單片機的選擇

選用高性能、低功耗的8位ATMEGA16單片機,它具有如下特點：16KB的系統內可編程Flash(具有同時讀寫的能力,即RWW);512B EEPROM;1KB SRAM;32個通用I/O口線;32個通用工作寄存器;3個具有比較模式的靈活的定時器/計數器(T/C);可編程串行接口;低功耗空閑和掉電方式等。ATMEGA16的主電路如圖2所示。