趙曉林

摘 要：自動控制技術(shù)應(yīng)用到冷庫的溫度控制上已經(jīng)成為了如今冷庫建設(shè)的一種趨勢，為了能夠準(zhǔn)確的控制冷庫的溫度，就需要有運行速度可靠地處理器，因此近年來迅速發(fā)展的嵌入式已經(jīng)成為自動控制發(fā)展必不可少的處理器，把嵌入式應(yīng)用到冷庫的溫度控制系統(tǒng)中也是必然的，本文主要研究了一種基于嵌入式技術(shù)的冷庫溫度控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：嵌入式；冷庫計算機控制

如今在一些高端的設(shè)備上大多數(shù)都開始使用單片機等嵌入式系統(tǒng)進行控制，這種系統(tǒng)既能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，又能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的控制，還能夠克服以往數(shù)據(jù)儲存容量的弊端，在實際的情況下，這個溫度控制是一個系統(tǒng)，不是一個單一的設(shè)備，要經(jīng)過幾個設(shè)備相互作用才能形成一個完整的系統(tǒng)，最后還要與PC機相連接起來組成分布式的系統(tǒng)，這其中如果系統(tǒng)不能統(tǒng)籌管理就會出現(xiàn)一些難以預(yù)測的錯誤。在另一個方面就是要對系統(tǒng)進行實時的監(jiān)視，要對運行的效果進行實時的分析，因此在冷庫的建設(shè)初期要設(shè)立一個監(jiān)控室，這種方式也會給建設(shè)帶來一定的負(fù)擔(dān)。

1 嵌入式系統(tǒng)概述

嵌入式系統(tǒng)是最近幾年才發(fā)展起來的控制系統(tǒng)，與計算機不同的是，嵌入式系統(tǒng)主要是以控制器的方式存放在一些裝置內(nèi)，如今人們對嵌入式系統(tǒng)的定義就是，具有計算機的控制功能，軟硬件可以相對減少的，能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)工業(yè)控制功能的計算機系統(tǒng)。計算機系統(tǒng)的特點：⑴面向特定任務(wù)的“專用計算機系統(tǒng)。⑵運行環(huán)境各異。⑶功耗低、體積小、集成度高、成本低。⑷專用的開發(fā)工具和調(diào)試電路。⑸目標(biāo)代碼在燒入微處理器后不易丟失。

嵌入式計算機系統(tǒng)是由通用計算機系統(tǒng)逐步演化而來的，它也具有通用計算機系統(tǒng)的共性，在結(jié)構(gòu)組成上也是分為硬件和軟件兩部分。

嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展大致經(jīng)歷了如下幾個階段：⑴以8位單片機或微控制器為核心的嵌入式系統(tǒng)。⑵以32位嵌入式微處理器為核心，輔以簡單的操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)。⑶嵌入式系統(tǒng)在果蔬冷庫溫度控制中的應(yīng)用。⑷以典型的嵌入式操作系統(tǒng)為控制核心的嵌入式系統(tǒng)。⑸嵌入式系統(tǒng)與Internet的融合是未來嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展方向。

2 系統(tǒng)硬件平臺的設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 微控制器選型

微控制器就是一個控制系統(tǒng)的核心部件，它主要是把CPU和一些存儲設(shè)備相結(jié)合起來的一個集成電路。其與嵌入式的微處理器不同的是它集成了計算機系統(tǒng)的基本功能以及控制電路的一些資源，這都是優(yōu)于計算機功能的，其中最大的優(yōu)點就是其體積小、成本低、功耗小。嵌入式系統(tǒng)的控制芯片上還集成了很多外設(shè)的資源，這些資源都適合于控制，目前最具有代表性的嵌入式系統(tǒng)的控制芯片就是單片機、RAM、DSP等。

2.2 電源電路

電源是控制系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)，電源的設(shè)計要求很高，不但要考慮系統(tǒng)的功耗、散熱等，還要考慮到設(shè)計方面的問題，本文設(shè)計中選用LPC2103為芯片，由于這個芯片是個低功耗的芯片，因此滿足設(shè)計的要求，LPC2103是一個雙電源供電的芯片，其中有2種電壓，一種是3.3V，一個是1.8V，1.8V的電壓是CPU內(nèi)核供電電壓，3.3V的為外設(shè)電路的供電電壓，因此為了這兩個電壓的穩(wěn)定系統(tǒng)還要有2個穩(wěn)定的電壓模塊。

2.3 復(fù)位電路

復(fù)位電路就是使得系統(tǒng)能夠自動或手動復(fù)位的電路，在系統(tǒng)工作的開始，應(yīng)該對系統(tǒng)進行初始化，使得系統(tǒng)恢復(fù)初始值，復(fù)位主要有2種方式，一種是手動復(fù)位，一種是自動復(fù)位，LPC2103主要是低電平復(fù)位，當(dāng)一個下降沿來臨時就是產(chǎn)生復(fù)位信號使系統(tǒng)復(fù)位。本設(shè)計主要是完成手動復(fù)位功能。

2.4 溫度檢測電路

溫度檢測電路是本系統(tǒng)中一個重要的環(huán)節(jié)，也是整個回路的第一個環(huán)節(jié)，這個環(huán)節(jié)中最重要的工作就是傳感器的選擇，正確的選擇傳感器就能夠使系統(tǒng)穩(wěn)定的運行，不但增加了系統(tǒng)的可靠性，還降低了系統(tǒng)的成本，一個好的傳感器還能夠降低系統(tǒng)的設(shè)計難度，本設(shè)計選擇的傳感器必須有高的靈敏度、頻率響應(yīng)特性、穩(wěn)定性等。

3 系統(tǒng)硬件電路原理圖和PCB圖設(shè)計中的注意事項

在硬件設(shè)計的同時要進行PCB制版，在制版的過程中要注意很多的問題，本文主要是以Proteus環(huán)境完成的，在設(shè)計中借鑒了傳統(tǒng)的基于單片機系統(tǒng)設(shè)計及外圍擴展技術(shù)，結(jié)合模塊化、結(jié)構(gòu)化設(shè)計思想，同時綜合考慮了系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性、抗干擾性等多方面因素。以下幾方面是在系統(tǒng)硬件設(shè)計中總結(jié)出來的需要著重注意的問題：⑴電路的設(shè)計最主要的就是驗證電路的抗干擾能力，為了提高電路的抗干擾能力系統(tǒng)在電源電路中引入了零歐電阻將二者隔離。⑵電路設(shè)計時難免會遇到電路圖復(fù)雜的情況，在遇到復(fù)雜的電路時很多元器件的連線應(yīng)該在兩端打上標(biāo)號，不要直接相連，直接相連會引起線路的交叉，很難看清圖紙。⑶在繪圖時要確認(rèn)元器件是否已經(jīng)加入封裝，以免在生成PCB時不成功。⑷在器件封裝制作時不僅要注意各個引腳的排列順序、間隔距離，還要注意器件在電路板中實際會占用到的面積，在繪制封裝的絲印時為器件留足位置，以免在器件焊接時出現(xiàn)空間不足的問題。⑸在準(zhǔn)備繪制PCB圖之前，先要對整個電路板有大體規(guī)劃，如電路板的面積、是否需要定位孔、定位孔的位置、電路板整體布局等問題。⑹在布線前設(shè)計好布線規(guī)則，電源線寬度要比信號線寬一些，保證電源穩(wěn)定性。

[參考文獻]

[1]徐奇.嵌入式系統(tǒng)在機電控制中的應(yīng)用[J].石家莊學(xué)院學(xué)報，2013，03：48-51.