图1可知，系统由中央控制模块、温湿度采集模块、加热功率控制模块、通风阀门控制模块、循环风机控制模块、LCD交互界面模块及SD卡读写模块共7个部分组成：(1)温、湿度采集模块。该模块实现对烘烤箱中温度与湿度的采集，并将采集的数据传到中央控制模块。(2)加热功率控制模块。通过控制加热功率实现对洪烤箱的温度调节。(3)通风阀门控制模块。通过电机实现对阀门的开闭，起到通风的作用。(4)循环风机控制模块。通过控制电机，实现对烘烤箱中风扇的控制，进而实现烘烤箱中的空气循环，避免温度的梯度效应。(5)LCD交互界面模块。通过触摸屏实现对控制信号的输入，并显示温度、湿度等信息。(6)SD卡读写模块。实现对温、湿度等数据的存储，并可提取进行分析，从而实现为不同温、湿度条件下的自动控制提供数据。(7)中央控制模块。实现与不同模块的数据交互，实现系统的功能。

2 系统硬件设计
    针对上述结构与功能，系统采用LPC2148作为微控制器，该芯片为Philips公司的一个支持实时仿真和嵌入式跟踪的32位ARM7TDMI-S微控制器，可实现60 MHz的工作频率。同时，LPC2148拥有多达48个I／O口及多个串行接口，包括2个UART。
    温湿度采集模块通过由两个数字温度传感器(DS18B20)组成的干湿球温湿度检测模块，以采集温度和湿度信息。该模块的接口电路如图2所示，接口采用DB9母头，只需在数据端口加入2 kΩ的上拉电阻即可正常工作，磁珠L120、电容C120用于增强抗干扰能力。LPC2148控制器的P0.28，P0.29及P0.30 3个接口，分别接收DS18B20采集的数据。系统中只需两个传感器数据，另一个作为备份。

    加热功率控制模块通过双向可控硅控制220 V交流电导通的周期个数来控制加热器功率，具体电路如图3(a)所示。LPC2148通过端口P0.16控制双向光耦MOC3041的导通，进而控制双向可控硅BTA41A的导通，最终达到控制加热器导通时间的目的。[page]

    循环风机控制模块采用变频器驱动交流电机，微控制器可以通过RS485总线直接控制其转速，具体电路如图3(c)所示。LPC2148通过串行接口与变频器通讯，实现频率设置，并且采集其频率与功率等信息。系统具有友好的交互界面，通过触摸式LCD显示屏对温湿度专家曲线进行预置，并在烘烤过程中直观的显示与查看温湿度以及其他相关信息。温湿度信息最终以文件的形式保存到SD卡中，为后期的数据分析与研究提供真实可靠的依据。图4为LCD交互界面模块及SD卡读写接口电路。

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    系统程序流程图如图5所示，考虑到交互界面的控制命令具有更高的优先级，系统首先判断交互界面中是否有控制命令输入，如有，则直接判断需要控制的设备，并进行设备控制，若无，则采集温度与温度数据，根据温度与温度数据进行相应设备的控制，最终完成数据存储，以供后期提取与分析。

4 系统调试
    将设计中的系统电路板接入至烟叶烘烤箱各电器设备，交互界面如图6所示。
    从图中可以看出，交互界面除拥有温度、湿度显示功能外，还可进行温度、温度、升温速率、风机转速、加热功率及阀门控制。升温速率表示当前阶段的目标升温曲线的斜率，单位℃／h。报警键在开机时默认开启，当实际温度与跟踪温度相差2℃或实际湿度与跟踪湿度相差1℃时，发出长为0．5 s的间断报警声。只有当实际温度与跟踪温度相差1℃以下且实际湿度与跟踪湿度相差0．5℃以下时，报警开关自动关闭。当烘烤完成时，将发出的长为2 s的间断报警声。运行状态时，只有按停止键才有效，此时可修改参数。

    从SD卡读出来温度数据可生成温度变化曲线，如图7所示。图中可以看出实际温度与目标温度基本一致，说明智能控制情况良好，实际温度中两次温度急剧下降是因为有断电关机。目标温度的曲线斜率为零时，实际温度与目标温度有差距，此时加热器开至最大，使实际温度尽快达到目标温度。

5 结束语
    针对烟叶烘烤的自动化及后期的数据分析，提出了一种烟叶自动烘烤系统的设计方案。系统以微控制器LPC2148为核心，自行设计的数字式干湿球温度计采集温湿度信息，并根据采集到的温湿度信息，实现对加热器功率与通风口开度的自动控制，达到控制烤箱内温湿度的目的；同时，系统具有良好的人机交互界面，并通过SD卡存储数据以便后期分析。本系统具有功能齐全、操作简便、安全性好、控制精度高等优点，提高了劳动效率。