微型涡轮喷气发动机控制系统的设计与开发(6)
（2）复位
计算机在启动运行时都需要复位，使中央处理器CPU和系统中的其它部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。ATMEGA16单片机复位时所有的I/O寄存器都被设置为初始值，程序从复位向量处开始执行。复位向量处的指令必须是绝对跳转JMP指令，以使程序跳转到复位处理例程。如果程序永远不利用中断功能，中断向量可以由一般的程序代码所覆盖。这个处理方法同样适用于当复位向量位于应用程序区，中断向量位于Boot区或者反过来的时候。复位源有效时I/O端口立即复位为初始值。此时不要求任何时钟处于正常运行状态。所有的复位信号消失之后，芯片内部的一个延迟计数器被激活，将内部复位的时间延长。这种处理方式使得在MCU正常工作之前有一定的时间让电源达到稳定的电平。延迟计数器的溢出时间通过熔丝位SUT与CKSEL设定。ATMEGA16有5个复位源：上电复位、外部复位、看门狗复位、掉电检测复位、JTAG AVR复位。
（3）电源
ATMEGA16的电源模块包括五个端口引脚：AVCC是端口A与A/D转换器的电源。不使用ADC时，该引脚应直接与VCC连接。使用ADC时应通过一个低通滤波器与VCC连接；AREF为A/D的模拟基准输入引脚；VCC数字电路的电源；GND为地端。
下图为ATMEGA16型单片机最小系统及ISP下载连接电路框图。
图3.2 ATMEGA16型单片机最小系统及SPI下载连接电路框图
3.2 显示模块
1602字符型液晶显示模块是专门用于显示字母、数字、符号等的点阵型液晶显示模块。分 4 位和 8 位数据传输方式。提供 5×7点阵＋光标和 5×10 点阵＋光标的显示模式。图3-3为1602液晶显示的原理图连接方式， 1602液晶屏的主要参数、引脚说明和使能读写操作见附录A表5~表7。
图3.3 1602液晶插座及对比度调节图
3.3 温度传感器模块
为能够对发动机运行状态进行监控，保证其可靠、安全地运行，测量尾喷管出口排气温度（T）具有很大的意义。当发现尾喷管出口燃气温度超温时，必须停止发动机工作，防止损坏发动机。虽然热电偶能够通过热电效应输出测试信号，但是信号微弱不易捕捉，而且非线性不便进行处理。所以热电偶与单片机之间还必须添加信号调理模块，对信号进行整形，放大，线性化处理。
下面是调理热电偶信号的电路模块，同相并联三运放结构，这种结构可以较好地满足上面三条要求。放大器的第I级主要用来提高整个放大电路的输入阻抗。第II级采用差动电路用以提高共模抑制比。
图3.4温度测试信号调理电路图
在本毕业设计中采用的是SBWR系列热电偶温度变送器，它采用二线制传送方式（电源输人与信号输出为二根公用导线），输出与被测温度成线性的4-20mA电流信号。变送器电路模块由放大单元、线性化单元、电压，电流转换、自校正电路、电压调整单元和反向保护电路等组成，对以热电偶为测温元件的变送器还包括有冷端补偿器。所连接的热电偶这里选用K型镍镉-镍硅热电偶。K型镍镉-镍硅热电偶是工程上应用较为广泛的温度传感器，具有构造简单、准确度高、热惯性小、重复性及稳定性好，温度测量范围宽，并且适于信号的远传、记录和集中控制等优点。其测温范围在-200℃～1372℃之间，满足测量要求，下图分别为其实物图和原理。
图3.5温度变送器实物图及原理图
3.4 转速传感器模块
对于转速测量，常用的有光电式、磁电式或霍尔传感器。测量微型涡喷发动机的转速时，由于转速高达每分钟十几万转，且工作环境振动大，温度高。光电式和电磁式容易受到机械振动的影响，导致精度不够和可靠性差；霍尔传感器虽然具有响应快、测量范围宽，但是其温度稳定性差，而且测量时一般需要把高磁场强度的磁钢安装于被测轴或齿轮上，其输出信号强度对测量间距非常敏感，其检测距离要求很近（一般仅几毫米），安装条件过于苛刻，不适用于微型涡喷发动机的转速测量。因此，传统的转速测量方式很难胜任，必须找到更优越的转速测量方式。本文选用磁敏电阻传感器来测量转速，其具有信号无接触测量、分辨率高、灵敏度高、检测距离远（可达到几厘米）、频率响应宽可达到0—200KHZ，性能明显优于其余几种常规测速传感器。如图3.6为磁敏电阻传感器的原理图。该传感器是由4个铁磁合金带组成的惠斯通电桥，加上电源后，电桥中有电流，同时在电桥上施加一个垂直电流方向的偏置磁场，这会使得2个相对放置的电阻器的阻值增加，另外2个电阻器的阻值减小。在传感器线性工作区域，传感器输出电压与被测磁场强度称正比，这样在旋转时，就能输出与磁场变化频率一致的电信号。
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