利用ATmega16設計電熱鍋爐溫度控制器的方法

圖2 ATMEGA16電路圖

● 外部設備的選擇

一臺智能儀表往往需要有多種外部設備。根據(jù)功能模塊劃分,外部設備通常指過程輸入／輸出通道、人機接口(鍵盤、顯示器、連接電路)等。

(1)模擬量輸入通道

A／D轉(zhuǎn)換器采用MEGA16芯片上的5～8路10位AD轉(zhuǎn)換。ATmega16有一個10位的逐次逼近型ADC。ADC與一個8通道的模擬多路復用器連接,能對來自端口A的8路單端輸入電壓進行采樣。單端電壓輸入以0V(GND)為基準。器件還支持16路差分電壓輸入組合。兩路差分輸入(ADC1、ADC0與ADC3、ADC2)有可編程增益級,在A/D轉(zhuǎn)換前給差分輸入電壓提供0dB(1x)、20dB(10x)或46dB(200x)的放大級。七路差分模擬輸入通道共享一個通用負端(ADC1),而其他任何ADC輸入可作為正輸入端。ADC包括一個采樣保持電路,以確保在轉(zhuǎn)換過程中輸入到ADC的電壓保持恒定。

(2)開關量輸出通道

在測控系統(tǒng)中,被控設備的驅(qū)動常常采用模擬量輸出驅(qū)動和數(shù)字量(開關量)輸出驅(qū)動兩種方式。前者由于其輸出受模擬器件的信號漂移等影響,很難達到較高的控制精度。隨著電子技術的迅速發(fā)展,特別是單片機進入測控領域后,數(shù)字量輸出控制的應用日益廣泛。精度控制上,開關量輸出控制比模擬輸出控制高。利用開關量輸出控制往往無須改動硬件,而只需改變程序就可用于不同的控制場合。

本設計采用開關量輸出,并提供2種輸出方式由用戶選擇： 繼電器控制輸出(AC 220V／3A,DC 24V／5A)阻性負載;SCR(可控硅)輸出400V／0.5A。PWM輸出電路如圖3所示。

圖3 PWM電路輸出電路

(3)數(shù)碼顯示電路

顯示屏驅(qū)動電路的主要作用是接受來自控制系統(tǒng)的數(shù)字信號,將發(fā)光二極管點亮,實現(xiàn)在LED顯示屏上的信息的顯示。在顯示電路中采用雙4位LED顯示,測量值和目標值同時顯示,LED顯示屏使用的驅(qū)動電路是基于通用型集成電路移位寄存器74HC595和6B595來設計的,如圖4所示。

圖4 數(shù)碼顯示電路

(4)鍵盤輸入電路

鍵盤輸入的功能主要包括設定溫度、在LED顯示中進行顯示實際溫度和顯示工作時間這兩者循環(huán)顯示的時候進行選擇。同時考慮避免誤操作而引起的設定溫度的改變,所以系統(tǒng)專門增加一個確定鍵。因此該系統(tǒng)具有4個按鍵：模式選擇、增加按鈕、減少按鈕及確定按鈕。電路如圖5所示。

圖5 鍵盤輸入電路

（5)通信接口電路

通信傳輸采用標準的RS485或RS232計算機數(shù)據(jù)串行通信方式,通過串口按一定的通信協(xié)議接收來自計算機串口RS232的信號,經(jīng)過處理后按一定的規(guī)律傳送到顯示屏上顯示。通信接口電路如圖6所示。