利用ATmega16設(shè)計(jì)電熱鍋爐溫度控制器的方法

電熱鍋爐是可將電能直接轉(zhuǎn)化成熱能,具有熱效率高、體積小、無(wú)污染、噪聲小、運(yùn)行安全可靠、供熱穩(wěn)定、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn),是理想的節(jié)能環(huán)保型的供暖設(shè)備。

本控制器主要針對(duì)過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)室的控制裝置而設(shè)計(jì)的,對(duì)浙大中控的AE2000B過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置中電熱鍋爐的溫度進(jìn)行控制、顯示,具有手動(dòng)、自動(dòng)功能,帶有漏電、超溫、超壓及缺水保護(hù)和報(bào)警系統(tǒng)。

智能儀表的研制開(kāi)發(fā)

智能儀表是以單片機(jī)為核心的儀表,其設(shè)計(jì)要點(diǎn)大致有兩點(diǎn),即模塊化設(shè)計(jì)和模塊的連接。

● 模塊化設(shè)計(jì)

依據(jù)儀表的功能、精度要求等,自上而下按儀表功能層次把硬件和軟件分成若干個(gè)模塊,分別進(jìn)行設(shè)計(jì)與調(diào)試,然后把它們連接起來(lái),進(jìn)行總調(diào),這是設(shè)計(jì)儀表最基本的思想。

硬件部分包括主機(jī)電路、過(guò)程輸入/輸出通道(模擬量輸入/輸出通道和開(kāi)關(guān)量輸入/輸出通道)、人機(jī)聯(lián)系部件和接口電路以及串行數(shù)據(jù)通信接口等。軟件部分包括監(jiān)控程序(包括初始化、鍵盤(pán)和顯示管理、中斷管理、時(shí)鐘管理、自診斷等),中斷處理程序以及各種測(cè)量(數(shù)字濾波、標(biāo)度變換、非線性校正等)和控制算法等功能模塊。模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是：無(wú)論是硬件還是軟件,每個(gè)模塊都相對(duì)獨(dú)立,故能獨(dú)立地進(jìn)行研制和修改,使復(fù)雜的研制工作得到簡(jiǎn)化,從而提高工作教益和研制速度。

● 模塊的連接

上述各種軟、硬件研制、調(diào)試之后還需要將它們按一定的方式連接起來(lái),才能構(gòu)成完整的儀表,以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理和輸出等各項(xiàng)功能。為實(shí)現(xiàn)既定的各種功能,軟件模塊的連接一般是通過(guò)監(jiān)控主程序調(diào)用各種功能模塊,或采用中斷的方法實(shí)時(shí)地執(zhí)行相應(yīng)的服務(wù)模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

硬件模塊連接方法有兩種：一種是以主機(jī)模塊為核心,通過(guò)設(shè)計(jì)者自行定義的內(nèi)部總線(數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線)連接其他模塊;另一種是用標(biāo)準(zhǔn)總線連接其他模塊,這種方式可選擇標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的典型電路,使配接靈活、方便。

圖1 智能控制器硬件系統(tǒng)原理圖

溫度控制器硬件的開(kāi)發(fā)

● 單片機(jī)的選擇

選用高性能、低功耗的8位ATMEGA16單片機(jī),它具有如下特點(diǎn)：16KB的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash(具有同時(shí)讀寫(xiě)的能力,即RWW);512B EEPROM;1KB SRAM;32個(gè)通用I/O口線;32個(gè)通用工作寄存器;3個(gè)具有比較模式的靈活的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(T/C);可編程串行接口;低功耗空閑和掉電方式等。ATMEGA16的主電路如圖2所示。