嵌入式系统在冷库温度控制中的应用

赵晓林

摘 要：自动控制技术应用到冷库的温度控制上已经成为了如今冷库建设的一种趋势，为了能够准确的控制冷库的温度，就需要有运行速度可靠地处理器，因此近年来迅速发展的嵌入式已经成为自动控制发展必不可少的处理器，把嵌入式应用到冷库的温度控制系统中也是必然的，本文主要研究了一种基于嵌入式技术的冷库温度控制系统。

关键词：嵌入式；冷库计算机控制

如今在一些高端的设备上大多数都开始使用单片机等嵌入式系统进行控制，这种系统既能实现数据的采集，又能够实现设备的控制，还能够克服以往数据储存容量的弊端，在实际的情况下，这个温度控制是一个系统，不是一个单一的设备，要经过几个设备相互作用才能形成一个完整的系统，最后还要与PC机相连接起来组成分布式的系统，这其中如果系统不能统筹管理就会出现一些难以预测的错误。在另一个方面就是要对系统进行实时的监视，要对运行的效果进行实时的分析，因此在冷库的建设初期要设立一个监控室，这种方式也会给建设带来一定的负担。

1 嵌入式系统概述

嵌入式系统是最近几年才发展起来的控制系统，与计算机不同的是，嵌入式系统主要是以控制器的方式存放在一些装置内，如今人们对嵌入式系统的定义就是，具有计算机的控制功能，软硬件可以相对减少的，能够实现相关工业控制功能的计算机系统。计算机系统的特点：⑴面向特定任务的“专用计算机系统。⑵运行环境各异。⑶功耗低、体积小、集成度高、成本低。⑷专用的开发工具和调试电路。⑸目标代码在烧入微处理器后不易丢失。

嵌入式计算机系统是由通用计算机系统逐步演化而来的，它也具有通用计算机系统的共性，在结构组成上也是分为硬件和软件两部分。

嵌入式系统的发展大致经历了如下几个阶段：⑴以8位单片机或微控制器为核心的嵌入式系统。⑵以32位嵌入式微处理器为核心，辅以简单的操作系统的嵌入式系统。⑶嵌入式系统在果蔬冷库温度控制中的应用。⑷以典型的嵌入式操作系统为控制核心的嵌入式系统。⑸嵌入式系统与Internet的融合是未来嵌入式系统的发展方向。

2 系统硬件平台的设计与实现

2.1 微控制器选型

微控制器就是一个控制系统的核心部件，它主要是把CPU和一些存储设备相结合起来的一个集成电路。其与嵌入式的微处理器不同的是它集成了计算机系统的基本功能以及控制电路的一些资源，这都是优于计算机功能的，其中最大的优点就是其体积小、成本低、功耗小。嵌入式系统的控制芯片上还集成了很多外设的资源，这些资源都适合于控制，目前最具有代表性的嵌入式系统的控制芯片就是单片机、RAM、DSP等。

2.2 电源电路

电源是控制系统工作的基础，电源的设计要求很高，不但要考虑系统的功耗、散热等，还要考虑到设计方面的问题，本文设计中选用LPC2103为芯片，由于这个芯片是个低功耗的芯片，因此满足设计的要求，LPC2103是一个双电源供电的芯片，其中有2种电压，一种是3.3V，一个是1.8V，1.8V的电压是CPU内核供电电压，3.3V的为外设电路的供电电压，因此为了这两个电压的稳定系统还要有2个稳定的电压模块。

2.3 复位电路

复位电路就是使得系统能够自动或手动复位的电路，在系统工作的开始，应该对系统进行初始化，使得系统恢复初始值，复位主要有2种方式，一种是手动复位，一种是自动复位，LPC2103主要是低电平复位，当一个下降沿来临时就是产生复位信号使系统复位。本设计主要是完成手动复位功能。

2.4 温度检测电路

温度检测电路是本系统中一个重要的环节，也是整个回路的第一个环节，这个环节中最重要的工作就是传感器的选择，正确的选择传感器就能够使系统稳定的运行，不但增加了系统的可靠性，还降低了系统的成本，一个好的传感器还能够降低系统的设计难度，本设计选择的传感器必须有高的灵敏度、频率响应特性、稳定性等。

3 系统硬件电路原理图和PCB图设计中的注意事项

在硬件设计的同时要进行PCB制版，在制版的过程中要注意很多的问题，本文主要是以Proteus环境完成的，在设计中借鉴了传统的基于单片机系统设计及外围扩展技术，结合模块化、结构化设计思想，同时综合考虑了系统稳定性、可靠性、抗干扰性等多方面因素。以下几方面是在系统硬件设计中总结出来的需要着重注意的问题：⑴电路的设计最主要的就是验证电路的抗干扰能力，为了提高电路的抗干扰能力系统在电源电路中引入了零欧电阻将二者隔离。⑵电路设计时难免会遇到电路图复杂的情况，在遇到复杂的电路时很多元器件的连线应该在两端打上标号，不要直接相连，直接相连会引起线路的交叉，很难看清图纸。⑶在绘图时要确认元器件是否已经加入封装，以免在生成PCB时不成功。⑷在器件封装制作时不仅要注意各个引脚的排列顺序、间隔距离，还要注意器件在电路板中实际会占用到的面积，在绘制封装的丝印时为器件留足位置，以免在器件焊接时出现空间不足的问题。⑸在准备绘制PCB图之前，先要对整个电路板有大体规划，如电路板的面积、是否需要定位孔、定位孔的位置、电路板整体布局等问题。⑹在布线前设计好布线规则，电源线宽度要比信号线宽一些，保证电源稳定性。

[参考文献]

[1]徐奇.嵌入式系统在机电控制中的应用[J].石家庄学院学报，2013，03：48-51.