2．3 可控硅控制電路
可控硅控制板由三部分組成：1. 計(jì)數(shù)振蕩生成電路；2. 同步檢測(cè)電路；3. 可控硅控制電路。 計(jì)數(shù)振蕩生成電路采用16.384MHz 的有源晶振作為計(jì)數(shù)脈沖振蕩源，并用 74LS14 施密特觸發(fā)器對(duì)其進(jìn)行整形[7]，經(jīng)計(jì)數(shù)器74LS90 十分頻和 CD4020六十四分頻后，得到頻率為
25.6kHz 的振蕩脈沖給 CD4516 的CP 端進(jìn)行計(jì)數(shù)[7]。
同步檢測(cè)電路采用一個(gè)220V/15V的變壓器得到 15V 的交流電，然后對(duì)其進(jìn)行全波整流，再通過光電耦合器TIL113 等組成的同步電路，得到與正弦信號(hào)的真實(shí)過零點(diǎn)同步的脈沖序列，作為可控硅的同步信號(hào)，送可預(yù)置計(jì)數(shù)器CD4516 的預(yù)置端PE。
系統(tǒng)中采用兩片CD4516級(jí)聯(lián)組成的8位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器對(duì)頻率為25.6kHz的振蕩脈
沖計(jì)數(shù)。由于計(jì)數(shù)脈沖頻率為 25.6kHz，因此理論上在 180度應(yīng)該有 25600/(2*500)=256個(gè)計(jì)數(shù)脈沖；相位分辨率為 180/256=0.7度。這樣使可控硅全導(dǎo)通的數(shù)值對(duì)應(yīng)為 FFH(十進(jìn)制數(shù)255)；使可控硅關(guān)斷的數(shù)值對(duì)應(yīng)為0。顯然若希望可控硅從θ角開始導(dǎo)通，則計(jì)數(shù)器需要計(jì)θ
*256/180取整個(gè)脈沖。
AT89C2052接收到上位機(jī)從串口傳來的控制信號(hào)(0-255對(duì)應(yīng)期望導(dǎo)通角 ), 將其轉(zhuǎn)化為一個(gè)八位二進(jìn)制數(shù)后通過其P1口分送到兩個(gè)CD4516的預(yù)置數(shù)端。正弦波過零點(diǎn)時(shí)，同步的脈沖為1輸入到 CD4516 的預(yù)置端PE，將預(yù)置數(shù)值寫入 CD4516。正弦波過零點(diǎn)后，同步的脈沖為0，CD4516開始脈沖計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)到達(dá)預(yù)設(shè)值時(shí)它的 CO端輸出負(fù)脈沖，經(jīng)驅(qū)動(dòng)器7407后送給光電耦合器MOC3020的腳2，來觸發(fā)可控硅 G極，導(dǎo)通可控硅來驅(qū)動(dòng)電機(jī)。這樣通過控制雙向可控硅的導(dǎo)通角對(duì)風(fēng)機(jī)的輸入電壓進(jìn)行了控制，從而得到不同的電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)而得到預(yù)設(shè)的風(fēng)量。
3 上位機(jī)管理系統(tǒng)
上位機(jī)管理系統(tǒng)由前段界面與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫組成常規(guī)C/S系統(tǒng)。同時(shí)包含有通訊處理程序通過串口與單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
技術(shù)上主要使用VB的Ms Comm控件 [10]將上位機(jī)的控制指令發(fā)往 AT89c2051,同時(shí)將 ADU841送來的檢測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)讀入。此處的難點(diǎn)是串口通訊程序與數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)程序之間的配合，經(jīng)過多次測(cè)試后采用了環(huán)形鏈表緩沖區(qū)方案。即串口通訊程序在響應(yīng)ComEvReceive事件[8]中將單片機(jī)傳來數(shù)據(jù)的寫入環(huán)形鏈表(節(jié)點(diǎn)同時(shí)標(biāo)記時(shí)間戳)數(shù)據(jù)區(qū)尾部。同時(shí)定時(shí)器周期觸發(fā)存儲(chǔ)事件，通過ADO將環(huán)形鏈表數(shù)據(jù)區(qū)頭部一定數(shù)量的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)寫入到 SQL Server2000數(shù)據(jù)庫中的表，成功存入后清空其節(jié)點(diǎn)內(nèi)容為串口程序?qū)懭胄碌纳蟼鲾?shù)據(jù)騰出空間。見圖4環(huán)形鏈表運(yùn)行示意圖。通過合理設(shè)置環(huán)形鏈表節(jié)點(diǎn)數(shù)、波特率和定時(shí)器事件間隔時(shí)間，使得在緩沖區(qū)內(nèi)寫入和讀出清除兩種操作的平均吞吐率保持一致即可。這樣可以實(shí)現(xiàn)程序的高效運(yùn)行，同時(shí)固定的緩沖儲(chǔ)存區(qū)的方案較動(dòng)態(tài)數(shù)組開辟空間方案更加穩(wěn)定。
前端界面上用戶可直接選擇設(shè)置端口數(shù)據(jù)，顯示感興趣的信號(hào)數(shù)據(jù)并對(duì)風(fēng)機(jī)等裝置進(jìn)行控制。為了數(shù)據(jù)檢索顯示方便數(shù)據(jù)庫中分別建有不同測(cè)試信號(hào)的視圖和常規(guī)處理存儲(chǔ)過程。從而實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的顯示、回放和分析。
空數(shù)據(jù)區(qū)準(zhǔn)備數(shù)據(jù)寫入
 
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4 相關(guān)教研成果
 
基于本教研平臺(tái)，已開展了多批次的開放性試驗(yàn)。設(shè)計(jì)和正在進(jìn)行的有：傳感器數(shù)值顯示和保護(hù)電路、串口改USB口通訊軟硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)常規(guī)統(tǒng)計(jì)存儲(chǔ)過程實(shí)現(xiàn)等。同時(shí)亦有學(xué)生接合該平臺(tái)進(jìn)行研究來完成碩士論文，進(jìn)行流量溫度tpye2型模糊控制系統(tǒng)、基于ARM的旋風(fēng)預(yù)熱器觸摸屏人機(jī)界面系統(tǒng)[5][6]設(shè)計(jì)工作等。同學(xué)們普遍反映通過參與該平臺(tái)的相關(guān)開放性試驗(yàn)和研究，加深了對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，易于掌握所學(xué)技能。
5 結(jié) 論
本文作者創(chuàng)新點(diǎn)在：基于現(xiàn)場(chǎng)工程對(duì)象，經(jīng)過簡(jiǎn)化革新設(shè)計(jì)自制出旋風(fēng)預(yù)熱器教研平臺(tái)。整個(gè)系統(tǒng)涵蓋數(shù)據(jù)采集，控制調(diào)速、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分析等一個(gè)整套功能和流程，具有典型性和開放性。
實(shí)踐結(jié)果表明，其上進(jìn)行探索性的綜合性開放試驗(yàn)，較之傳統(tǒng)教學(xué)的驗(yàn)證性試驗(yàn)，能更好地培養(yǎng)了學(xué)生的綜合能力和實(shí)踐能力。同時(shí)由于模型的不明確性和復(fù)雜性，對(duì)于老師和研究生而言亦是一個(gè)很好的平臺(tái)去開展基于空間復(fù)雜對(duì)象的控制策略研究。
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