基于ATmega16的遠程溫差循環(huán)控制器設(shè)計
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RS 485總線存在自適應(yīng)、自保護功能脆弱等缺點，如不注意一些細節(jié)的處理，常出現(xiàn)通信失敗，甚至系統(tǒng)癱瘓等故障，因此提高RS 485總線的運行可靠性至關(guān)重要。
在該設(shè)計中，首先采用光電隔離。圖2中，四位一體的光電耦合器TLP521_1使單片機與MAX485之間實現(xiàn)了完全的電隔離，消除了相互干擾，提高了工作的可靠性。如圖2所示，單片機接收端RXD接TLP521_l的第13引腳；MAx485的RO接TLP521_1的第3引腳。這樣，當RO有信號輸入時，TLP521_1的第3引腳，通過光電耦合管使第13引腳有相應(yīng)的電信號，從而降低了相互干擾。TXD，PD2的結(jié)構(gòu)和RXD相同。其次，在RS 485的輸出端即A，B兩端加入信號限幅二極管D1～D4，其穩(wěn)壓值應(yīng)保證符合RS 485標準，D1和D3取12 V，D2和D4取7 V，以保證將信號幅度限定在-7～+12 V之間，進一步提高抗過壓的能力。考慮到線路的特殊情況(如某一節(jié)點的RS 485芯片被擊穿短路)，為防止總線中其他分機的通信受到影響，在MAX485的信號輸出端串聯(lián)了兩個3．3 kΩ的電阻R8和R10，這樣本機的硬件故障就不會使整個總線的通信受到影響。在應(yīng)用系統(tǒng)工程現(xiàn)場施工中，由于通信載體是雙絞線，它的特性阻抗為120 Ω左右，所以在線路設(shè)計時，在RS 485網(wǎng)絡(luò)傳輸線的始端和末端應(yīng)各接l2O Ω的匹配電阻(如圖2所示中的R9)，以減少線路上傳輸信號的反射。通過上述幾點，可以有效地降低RS 485通信中的干擾。
2．1．3 輸出顯示和鍵盤輸入電路
液晶顯示用的是OCM中128×64的液晶，該液晶顯示模塊為128×64點陣型液晶顯示模塊，既可顯示各種字符及圖形，又可以顯示4行漢字剛好符合該設(shè)計要求，顯示4路溫度，并可與CPU直接接口，具有8位標準數(shù)據(jù)總線、6條控制線及電源線。該設(shè)計中，由于單片機接口預(yù)留有限，所以LCD與單片機的連接采用串行數(shù)據(jù)輸入方法，數(shù)據(jù)通過單片機PA7與LCD串行輸入端的第4引腳相連；PA4、PA5為片選信號，分別接LCD的第15、第16引腳；PA6作為讀／寫使能信號，與LCD的第6引腳相連，它不僅接口簡單，而且節(jié)約了單片機的I／O口資源。鍵盤輸入接口使用到8個按鍵，采用行列式2×4鍵盤實現(xiàn)。
2．2 從機電路
從機的主要功能是完成4路溫度數(shù)據(jù)采集，并將這些數(shù)據(jù)傳送給主機；然后接收主機下達的基本設(shè)置數(shù)據(jù)，控制實現(xiàn)溫差循環(huán)、RS485通信、輔助電加熱、管道防凍等功能。RS 485通信與主機相同，下面主要介紹測溫和繼電器控制部分。
2．2．1 測溫電路
測溫的關(guān)鍵是選擇合適的感溫元件和合理的測溫電路參數(shù)。這里選用一種負溫度系數(shù)的熱敏電阻器(NTC)，它采用玻殼封裝，體積小，響應(yīng)快，價格低，安裝方便。水溫測量使用NTC測溫電阻TG408503(25℃時，阻值50 kΩ，B值4O5O K，玻璃封裝)，經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換后由程序查表，控制精確、選擇合理的電路參數(shù)，在O～99℃范圍內(nèi)誤差可小于1℃，具有良好的一致性。NTC熱敏電阻的溫度特性一般可用下面的公式表示：
式中：RT，RT0分別為熱敏電阻器在溫度T(單位：K)和T0(單位：K)時的阻值(單位：Ω)。B為熱敏電阻器的電阻溫度系數(shù)(單位：K)。熱敏電阻測溫電路如圖3所示：RT1～RT4為本設(shè)計所使用的熱敏電阻；PAO～PA3為從機ATmegal6單片機的A／D接口。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/162982.htm
2．2．2 繼電器控制電路
系統(tǒng)輸出功率控制有4路，分別有從機ATmegal6單片機PB0～PB3端口控制溫差循環(huán)、電加熱循環(huán)、防凍循環(huán)等功能。當主機按“溫差循環(huán)”鍵時，主機將把信號發(fā)送給從機，從機再將RB0置高，啟動手動循環(huán)，再次按“循環(huán)”鍵，程序使RB0輸出低電平口，關(guān)閉手動循環(huán)。其他功能與“溫差循環(huán)”基本相同。為了防止繼電器可能干擾單片機的控制電路部分，在單片機PB輸出口與繼電器驅(qū)動接口電路之間加入了光電耦合器TLP521_2，如圖4所示。
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