3．1 處理器單元

    控制系統(tǒng)的中央處理器單元主要用來收集和處理從兩個(gè)溫度傳感器和流量傳感器傳來的數(shù)據(jù)，并且將其顯示在液晶屏上和存儲至鐵電存儲器中。同時(shí)，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)出控制信號，控制水泵的轉(zhuǎn)速和電加熱的時(shí)間。并且還具備RS-232串口通信的功能。

    為了實(shí)現(xiàn)上述功能，設(shè)計(jì)中采用了PHILIPS公司的LPC2000系列的32位ARM處理器LPC2148作為嵌入式控制系統(tǒng)的處理器芯片。這款芯片支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的ARM7TDMI-S CPU，標(biāo)準(zhǔn)JTAG調(diào)試接口，并帶有512KB的高速FLASH存儲器。超小LQFP64封裝，雙UART和SPI接口，不僅可以實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的RS-232通信，同時(shí)也支持了與液晶屏和鐵電存儲器的SPI通信。擁有45個(gè)高速GPIO，其中包括2個(gè)10位ADC，7個(gè)PWM功能引腳。十分適用于本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求。
3．2 傳感器單元

    溫度信號是由鎧裝溫度傳感器測量，經(jīng)過變送器轉(zhuǎn)換成4～20mA的電流信號，但LPC2148這款芯片的A／D功能所處理的信號為0～2．5V的電壓信號，所以需要讓電流信號經(jīng)過一個(gè)電阻，即將溫度信號轉(zhuǎn)換成符合處理器A／D要求的信號，再經(jīng)過隔離、濾波、再隔離的過程輸入給處理器進(jìn)行處理。此處的隔離是采用4路集成的放大器芯片LMV324搭建的射隨器，而濾波則是用電阻電容最簡單的一階低通濾波器，因?yàn)榇颂幹恍枰獮V除一些低頻的雜波信號而已，所以設(shè)計(jì)的頻率值為35Hz。

    流量信號是由流量傳感器測量后發(fā)出的一個(gè)方波信號，需要測量方波信號的頻率得到當(dāng)前的流量數(shù)值。為了使信號的幅度穩(wěn)定以便處理器可以更好的識別高低電平，所以對其進(jìn)行了整波的處理，此處選擇了雙路集成的比較器芯片LMV393。為了使比較器電壓反轉(zhuǎn)更穩(wěn)定，遲滯電壓為0．7V，基準(zhǔn)電壓2．5V的反相比較器。其電路原理如圖5所示。

3．3 驅(qū)動單元

    驅(qū)動電路的功能是通過驅(qū)動芯片驅(qū)動直流水泵，這樣才能使處理器發(fā)出的PWM信號控制水泵的轉(zhuǎn)速，達(dá)到控制流量的目的。同時(shí)，驅(qū)動單元上也集成了利用固態(tài)繼電器控制電加熱的功能。電加熱水箱的加熱方式是采用功率為1kW的電阻絲加熱，其工作電流比較大，所以才用了固態(tài)繼電器作為控制其開啟或關(guān)閉的器件。

    直流水泵的工作電流比較大，所以驅(qū)動芯片選擇了Infineon公司的專用電機(jī)驅(qū)動芯片BTS7960S，最高的驅(qū)動電流可以達(dá)到43A，且其溝道電阻為16mΩ，靜態(tài)電流7μA。這款芯片不僅滿足水泵啟動時(shí)高達(dá)20～30A的啟動電流，很低的溝道電阻也有效降低了頻繁控制MOSFET管通斷造成通斷損耗發(fā)熱的問題。但是仍然在需要電路板上做一些散熱的處理，如在驅(qū)動芯片的下方鋪銅、打孔，起到散熱的作用。