基于微控制器的數(shù)字式溫度伺服控制系統(tǒng)

　　2、時(shí)鐘系統(tǒng)與復(fù)位電路。系統(tǒng)使用外部晶振或外部時(shí)鐘源,內(nèi)部PLL(鎖相環(huán))電路可以調(diào)整系統(tǒng)時(shí)鐘,使系統(tǒng)的運(yùn)行速度更快(CPU 的最大操作時(shí)鐘為60MHz)。倘若不使用片內(nèi)的PLL 功能及ISP(在系統(tǒng)編程)功能,則外部晶振頻率范圍是1~30MHz,外部時(shí)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(shí)鐘頻率范圍是10~25MHz。lpc2214 有兩個(gè)復(fù)位源,RESET 引腳和看門(mén)狗(WDT)復(fù)位。RESET 復(fù)位屬于硬件復(fù)位,看門(mén)狗復(fù)位屬于軟件復(fù)位。

　　3、JTAG 調(diào)試接口。調(diào)試與測(cè)試接口不是系統(tǒng)運(yùn)行必需的,但現(xiàn)代系統(tǒng)越來(lái)越強(qiáng)調(diào)可測(cè)性,調(diào)試、測(cè)試接口的設(shè)計(jì)也越來(lái)越受到重視。

　　圖3 是復(fù)位和JTAG 接口電路,它在復(fù)位信號(hào)和CPU 之間插入三態(tài)門(mén)74HC125。使用三態(tài)門(mén)主要是為了復(fù)位芯片和JTAG 仿真器都可復(fù)位。如果沒(méi)有74HC125,當(dāng)復(fù)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(shí)現(xiàn)所需要的功能,還可能損壞復(fù)位芯片或JTAG 仿真器。因?yàn)檫@種電路JTAG 仿真器對(duì)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(tǒng)中的關(guān)鍵模塊之一,負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)采集室內(nèi)、室外的溫度信息,并以溫度的變化作為控制電機(jī)運(yùn)行的參數(shù),系統(tǒng)對(duì)溫度采集的基本要求是:溫度采集的準(zhǔn)確度高,抗干擾性強(qiáng),容易實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離溫度的采集以及多點(diǎn)采集,并且硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。基于以上的原則,本設(shè)計(jì)選擇單線總線數(shù)字溫度傳感器DS1820 來(lái)實(shí)現(xiàn)。其框圖如圖3 所示。

　　DS1820 可以程序設(shè)定9~12 位分辨率,精度為±0.5℃;數(shù)字溫度傳感器DS1820,和傳統(tǒng)的模擬傳感器相比,不需要進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)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(hào)復(fù)合在一起,僅使用一根口線,就可以實(shí)現(xiàn)溫度的采集。這點(diǎn)更適合本系統(tǒng)中的長(zhǎng)距離、多點(diǎn)采集的要求,且實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。

　　液晶模塊是本系統(tǒng)的人機(jī)交互模塊,負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的各種參數(shù),包括室內(nèi)、室外溫度,電機(jī)轉(zhuǎn)速、參考電流等模擬量。本系統(tǒng)使用的是SMG240128A 點(diǎn)陣圖形液晶模塊。

　　SMG240128A 點(diǎn)陣液晶模塊的點(diǎn)像素為240×128 點(diǎn),黑色字/白色底,STN 液晶屏,視角為6:00,內(nèi)嵌控制器為T(mén)OSHIBA 公司的T6963C,外部顯示存儲(chǔ)器為32KB。對(duì)于lpc2214 微控制器來(lái)說(shuō),可以采用外部存儲(chǔ)器接口與液晶模塊進(jìn)行連接,LCD 內(nèi)部集成了負(fù)壓DC-DC 電路(LCD驅(qū)動(dòng)電壓),使用時(shí)只需要提供單5V 電源即可。

　　3.3 功率驅(qū)動(dòng)電路

　　無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路由驅(qū)動(dòng)芯片IR2130 和三相全橋逆變電路構(gòu)成。集成驅(qū)動(dòng)芯片IR2130 內(nèi)部自舉技術(shù)形成懸浮的高壓側(cè)電源,因而只用一路電源即可驅(qū)動(dòng)三相橋式逆變電路中母線電壓不超過(guò)600V 的六個(gè)MOSFET,降低了電路設(shè)計(jì)復(fù)雜度,提高了系統(tǒng)的可靠性。

　　前級(jí)控制單元輸出的六路脈寬調(diào)制信號(hào)經(jīng)過(guò)光電隔離輸入到柵極功率驅(qū)動(dòng)芯片IR2130,經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)放大后控制六只功率MOSFET 進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制。同時(shí),電流檢測(cè)電路實(shí)時(shí)檢測(cè)主回路電流,經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理,一方面作為IR2130 自身過(guò)流檢測(cè)單元的輸入信號(hào),另一方面作為電機(jī)電流反饋信號(hào)輸入到lpc2214 的A/D 轉(zhuǎn)換單元,實(shí)現(xiàn)電機(jī)電流的閉環(huán)控制;當(dāng)電路產(chǎn)生過(guò)流、過(guò)壓和欠壓故障時(shí),產(chǎn)生報(bào)警信號(hào),反饋給前級(jí)控制電路,以切斷輸入到功率驅(qū)動(dòng)電路的脈寬調(diào)制信號(hào)。