基于微控制器的数字式温度伺服控制系统

　　2、时钟系统与复位电路。系统使用外部晶振或外部时钟源,内部PLL(锁相环)电路可以调整系统时钟,使系统的运行速度更快(CPU 的最大操作时钟为60MHz)。倘若不使用片内的PLL 功能及ISP(在系统编程)功能,则外部晶振频率范围是1~30MHz,外部时钟频率的范围是1~50MHz;若使用外部PLL 功能或ISP 功能,则外部晶振频率范围是10~25MHz,外部时钟频率范围是10~25MHz。lpc2214 有两个复位源,RESET 引脚和看门狗(WDT)复位。RESET 复位属于硬件复位,看门狗复位属于软件复位。

　　3、JTAG 调试接口。调试与测试接口不是系统运行必需的,但现代系统越来越强调可测性,调试、测试接口的设计也越来越受到重视。

　　图3 是复位和JTAG 接口电路,它在复位信号和CPU 之间插入三态门74HC125。使用三态门主要是为了复位芯片和JTAG 仿真器都可复位。如果没有74HC125,当复位芯片输出高电平,JTAG 仿真器就不能把它拉低,这不但不能实现所需要的功能,还可能损坏复位芯片或JTAG 仿真器。因为这种电路JTAG 仿真器对lpc2214 有完全的控制,仿真性能最好。

　　3.2 温度采集与液晶接口模块

　　温度采集部分是本系统中的关键模块之一,负责实时采集室内、室外的温度信息,并以温度的变化作为控制电机运行的参数,系统对温度采集的基本要求是:温度采集的准确度高,抗干扰性强,容易实现长距离温度的采集以及多点采集,并且硬件实现简单。基于以上的原则,本设计选择单线总线数字温度传感器DS1820 来实现。其框图如图3 所示。

　　DS1820 可以程序设定9~12 位分辨率,精度为±0.5℃;数字温度传感器DS1820,和传统的模拟传感器相比,不需要进行A/D 转换,所以抗干扰性有了很大的提高;所谓一线总线的特性,即是指电源和信号复合在一起,仅使用一根口线,就可以实现温度的采集。这点更适合本系统中的长距离、多点采集的要求,且实现简单。

　　液晶模块是本系统的人机交互模块,负责实时显示系统运行时的各种参数,包括室内、室外温度,电机转速、参考电流等模拟量。本系统使用的是SMG240128A 点阵图形液晶模块。

　　SMG240128A 点阵液晶模块的点像素为240×128 点,黑色字/白色底,STN 液晶屏,视角为6:00,内嵌控制器为TOSHIBA 公司的T6963C,外部显示存储器为32KB。对于lpc2214 微控制器来说,可以采用外部存储器接口与液晶模块进行连接,LCD 内部集成了负压DC-DC 电路(LCD驱动电压),使用时只需要提供单5V 电源即可。

　　3.3 功率驱动电路

　　无刷直流电机驱动电路由驱动芯片IR2130 和三相全桥逆变电路构成。集成驱动芯片IR2130 内部自举技术形成悬浮的高压侧电源,因而只用一路电源即可驱动三相桥式逆变电路中母线电压不超过600V 的六个MOSFET,降低了电路设计复杂度,提高了系统的可靠性。

　　前级控制单元输出的六路脉宽调制信号经过光电隔离输入到栅极功率驱动芯片IR2130,经过驱动放大后控制六只功率MOSFET 进行开关动作,实现对电机的控制。同时,电流检测电路实时检测主回路电流,经过信号调理,一方面作为IR2130 自身过流检测单元的输入信号,另一方面作为电机电流反馈信号输入到lpc2214 的A/D 转换单元,实现电机电流的闭环控制;当电路产生过流、过压和欠压故障时,产生报警信号,反馈给前级控制电路,以切断输入到功率驱动电路的脉宽调制信号。