电子技术论坛_中国专业的电子工程师学习交流社区-中电网技术论坛

标题: 烟叶自动烘烤实验系统研制 [打印本页]

作者: 520503 时间: 2014-1-26 13:59 标题: 烟叶自动烘烤实验系统研制

摘要提出以ARM7系列微控制器LPC2148为核心的烟叶自动烘烤实验系统设计方案。系统通过自行设计的数字式干湿球温度计采集温湿度信息，并由微控制器做出相应的判断以控制加热器功率与通风口开度，从而达到控制烤箱内温湿度的目的。此外，系统可通过触摸式液晶屏设置并显示温湿度信息，并实时将温湿度信息保存于SD卡中，以用于后期数据分析。
关键词 烟叶烘烤；传感器；LPC2148；交互界面

烟草是重要的经济作物。作为烟草生产重要原料的烤烟烟草，其品质的优劣、产量的高低直接关系到卷烟工业的发展和经济效益的提高。自国家烟草专卖局提出烟叶生产要努力实现由传统农业向现代烟草农业转变以来，各地掀起了探索和研究现代烟草农业的热潮。烘烤是烟叶生产的关键环节。目前烟叶烘烤箱大多由人工控制，人工检测温湿度，再进行手动调节，实现对风机、阀门及加热功率的控制。这种方式劳动强度大且烟叶的质量不稳定。虽然有一些自动温湿度控制装置，但多是简单的自动调节，精度不高、功能不强、界面不够友好。针对上述问题，设计出一套烟叶自动烘烤系统，并对系统的硬件结构与软件流程进行具体说明。系统具有界面友好、功能齐全、操作简便、安全性好等优点，不仅提高了劳动效率，而且大幅提高了烤烟过程的控制精度。

1 系统总体功能设计
根据现有烟叶烘烤箱的功能组成，所提出的烟叶自动烘烤系统结构如图1所示。

图1可知，系统由中央控制模块、温湿度采集模块、加热功率控制模块、通风阀门控制模块、循环风机控制模块、LCD交互界面模块及SD卡读写模块共7个部分组成：(1)温、湿度采集模块。该模块实现对烘烤箱中温度与湿度的采集，并将采集的数据传到中央控制模块。(2)加热功率控制模块。通过控制加热功率实现对洪烤箱的温度调节。(3)通风阀门控制模块。通过电机实现对阀门的开闭，起到通风的作用。(4)循环风机控制模块。通过控制电机，实现对烘烤箱中风扇的控制，进而实现烘烤箱中的空气循环，避免温度的梯度效应。(5)LCD交互界面模块。通过触摸屏实现对控制信号的输入，并显示温度、湿度等信息。(6)SD卡读写模块。实现对温、湿度等数据的存储，并可提取进行分析，从而实现为不同温、湿度条件下的自动控制提供数据。(7)中央控制模块。实现与不同模块的数据交互，实现系统的功能。

2 系统硬件设计
针对上述结构与功能，系统采用LPC2148作为微控制器，该芯片为Philips公司的一个支持实时仿真和嵌入式跟踪的32位ARM7TDMI-S微控制器，可实现60 MHz的工作频率。同时，LPC2148拥有多达48个I／O口及多个串行接口，包括2个UART。
温湿度采集模块通过由两个数字温度传感器(DS18B20)组成的干湿球温湿度检测模块，以采集温度和湿度信息。该模块的接口电路如图2所示，接口采用DB9母头，只需在数据端口加入2 kΩ的上拉电阻即可正常工作，磁珠L120、电容C120用于增强抗干扰能力。LPC2148控制器的P0.28，P0.29及P0.30 3个接口，分别接收DS18B20采集的数据。系统中只需两个传感器数据，另一个作为备份。

加热功率控制模块通过双向可控硅控制220 V交流电导通的周期个数来控制加热器功率，具体电路如图3(a)所示。LPC2148通过端口P0.16控制双向光耦MOC3041的导通，进而控制双向可控硅BTA41A的导通，最终达到控制加热器导通时间的目的。

欢迎光临电子技术论坛_中国专业的电子工程师学习交流社区-中电网技术论坛 (http://bbs.eccn.com/)