郎 朗

（重慶三峽職業(yè)學(xué)院，重慶 404100）

本論文旨在建立智能、高效及實(shí)用性強(qiáng)的烤煙系統(tǒng)。至此我們選用以嵌入式μClinux操作系統(tǒng)，S3C44BOX（一款以ARM7TDMI為內(nèi)核的16/32位RISC架構(gòu)微處理器）為處理器的主控制器。依據(jù)“三段式”烤煙技術(shù)提出了自動(dòng)化煙葉初烤解決方案。經(jīng)過(guò)實(shí)際調(diào)研，我們采用主控制器與終端控制器之間的通信模式，實(shí)現(xiàn)控制實(shí)際終端，執(zhí)行溫濕度（烤房的）采集、控制排濕窗的開(kāi)度以及電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。依據(jù)實(shí)際返回的數(shù)據(jù)，主控制器發(fā)出指令，對(duì)烤房里的排濕窗，電機(jī)進(jìn)行動(dòng)作調(diào)整。從而達(dá)到烘烤的煙葉顏色好、含水量適中、香味宜人、口感好的煙葉。

近年來(lái)，我國(guó)以“計(jì)劃種植，落實(shí)政策、穩(wěn)定面積、提高質(zhì)量”的指導(dǎo)方針來(lái)指導(dǎo)煙葉生產(chǎn)，在煙葉種植方面的水平得到大幅提高。不過(guò)，我國(guó)烤煙與發(fā)達(dá)國(guó)家烤煙相比仍然有較大的差距，因?yàn)闆Q定煙葉最終質(zhì)量和可用性的一個(gè)重要環(huán)節(jié)是煙葉的烘烤。本文介紹的智能型煙葉烘烤系統(tǒng)能保證煙葉的順利烘烤，并保證烤煙過(guò)程正常，可靠，烤煙效果良好。

整個(gè)系統(tǒng)的硬件構(gòu)架由兩部分組成：主控制器，終端控制器。系統(tǒng)總體硬件構(gòu)架如圖2-2所示。

整個(gè)系統(tǒng)的核心部分是主控制器。主控制器定時(shí)循環(huán)向終端控制模塊發(fā)出溫濕度采集命令，根據(jù)溫濕度，結(jié)合烘烤算法，向終端控制模塊發(fā)送控制烤房排濕窗直流電機(jī)、爐膛鼓風(fēng)機(jī)繼電器的命令，主控制器記錄終端控制模塊返回的溫濕度數(shù)據(jù)，并把溫濕度數(shù)值及電機(jī)狀態(tài)有組織地顯示在主控制器LCD面板上。主控制器在烤煙過(guò)程中，綜合地控制機(jī)房排濕窗、爐膛鼓風(fēng)機(jī)、達(dá)到烤煙過(guò)程所要求的穩(wěn)溫、升溫、排濕的作用。

圖2-2

主控制器硬件構(gòu)成由微控制器及存貯器子系統(tǒng)、顯示模塊、觸摸屏輸入模塊、電源系統(tǒng)、串口模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊以及其他輔助電路等構(gòu)成。CPU采用三星公司生產(chǎn)的ARM7TDMI架構(gòu)的S3C44BOX，該CPU在ARM7TDMI內(nèi)容基礎(chǔ)上擴(kuò)展一系列完整的通用外圍器件，降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)中硬件的成本，比較適合手持式設(shè)備和普通嵌入式系統(tǒng)設(shè)備的應(yīng)用。

終端控制器端控制器采用單片機(jī)系統(tǒng)，用于控制直流電機(jī)，排濕窗電機(jī)開(kāi)度及采集溫濕度傳感器。

終端控制器根據(jù)主控制器下達(dá)的命令，對(duì)所控的設(shè)備進(jìn)行控制或返回所控設(shè)備的狀態(tài)給主控制器。終端控制器由終端控制CPU，設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)，傳感器以及終端電機(jī)構(gòu)成。

烤煙系統(tǒng)中將每個(gè)終端控制器設(shè)定唯一的地址編碼，地址編碼的位數(shù)n最大為8位。其中地址位全為O的地址（O地址）和地址位全為1的地址（2n-1地址）作為系統(tǒng)中的保留的特定地址，O地址作為系統(tǒng)中的廣播地址，全1地址做為主控制器的地址。因此一個(gè)控制器系統(tǒng)中的控制總線上最多可接入254個(gè)終端控制器。

控制器系統(tǒng)中的主控制器與終端控制器之間通過(guò)控制總線進(jìn)行通訊，同時(shí)主控制器通過(guò)控制總線為終端控制器提供直流工作電壓（+24V）。交流電機(jī)就地取用交流電。

主控制器與終端控制器之間通過(guò)MODBUS協(xié)議進(jìn)行通信。

本系統(tǒng)在軟件環(huán)境方面為方便用戶操作，利用MiniGUI開(kāi)發(fā)了用戶界面。MiniGUI是開(kāi)源Linux的圖形用戶界面支持系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，MiniGUI發(fā)展成為成熟的、功能豐富的跨操作系統(tǒng)的嵌入式圖形界面支持系統(tǒng)。MiniGUI的特色之一是“小”，廣泛應(yīng)用于通訊、醫(yī)療、電子、機(jī)頂盒等領(lǐng)域。目前，MiniGUI的最新版本為MiniGUI3.O。

MiniGUI為嵌入式Linux系統(tǒng)提供了豐富圖形系統(tǒng)支持。MiniGUI為嵌入式Linux系統(tǒng)提供了完全的多進(jìn)程支持；支持MiniGUI-Processes、MiniGUI-Threads或者M(jìn)iniGUI-Standalone三種運(yùn)行模式運(yùn)行。

主控制器軟件由上電自檢，命令處理，信息顯示，觸摸屏輸入等部分組成。

（1）上電自檢

主控制器通電，對(duì)各個(gè)硬件設(shè)備以及總線的通訊線路工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，在硬件工作正常的情況下，主控制器依據(jù)設(shè)定的烤房的數(shù)量，被控設(shè)備的類型及數(shù)量，進(jìn)行初始通信，檢測(cè)總線到各個(gè)終端控制器的通訊線路以及各個(gè)終端控制器的工作是否正常。自檢過(guò)程及結(jié)果在LCD屏上顯示。

（2）命令處理

命令處理是終端控制器對(duì)主控制器系統(tǒng)發(fā)送到控制器系統(tǒng)中的命令進(jìn)行相應(yīng)的處理，通訊端口（RS485）傳來(lái)命令都要保持以備查詢。如果存貯空間緊張，采用保持最關(guān)鍵的命令或保持最后發(fā)來(lái)的的命令的方式。

（3）信息顯示

信息顯示：要根據(jù)工作的烤房數(shù)量、各個(gè)烤房中溫濕度及信息的重要性，合理安排信息顯示在LCD顯示屏上的位置、時(shí)間及顯示方式。

顯示的信息要直觀、易懂。開(kāi)度轉(zhuǎn)換成百分比，濕球溫度轉(zhuǎn)換成相對(duì)濕度，轉(zhuǎn)速可以在功率百分比或?qū)嶋H轉(zhuǎn)速之間進(jìn)行選擇顯示。

（4）觸摸屏輸入

觸摸屏輸入部分用于檢測(cè)用戶輸入動(dòng)作，解釋相應(yīng)的鍵值并執(zhí)行相應(yīng)的操作。通過(guò)觸摸屏輸入，用戶在現(xiàn)場(chǎng)可以手動(dòng)控制各烤房?jī)?nèi)設(shè)備的工作狀態(tài)、環(huán)境的溫濕度、排濕窗開(kāi)度、電機(jī)轉(zhuǎn)速等。

終端控制器軟件功能：檢測(cè)并提取控制總線上的通訊信息，在檢測(cè)到有主控制器發(fā)向終端控制器的命令（與本終端控制器地址編碼比較）時(shí)，執(zhí)行相應(yīng)命令的動(dòng)作（采集溫濕度或執(zhí)行相應(yīng)的控制動(dòng)作）。待其完成操作后，CPU進(jìn)入睡眠狀態(tài)，等待下一條命令。

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