基于ATmega16单片机的干式变压器智能温度控制器设计
基于ATmega16
介绍一种由ATmega16单片机构成的干式变压器智能控制器。该控制器可同时
检测4路温度，误差小于±0.5℃，现场运行稳定；用户可通过人机关键词：单
片机；A/D转换；温度
IntelligentTemperature Controller Design on Drytype
Transformer Based on ATmega16 ZHAO Yingkai, WANG
Jingqin(Institute of Electrical Apparatus, Hebei University of
Technology,
T ianjin 300130, China)
Keywords:MCU; A/D transform;
temperature 1 工作原理
温控仪由温度监测、信号处理、输出控制三部分组成。系统框图如图 1 所
示，它通过预埋在 变压器三相绕组中的三只铂 温控仪控制核心采用
ATmegal6 单片机，它是一款基于 AVR RISC 的低功耗 CMOS 8 位单片
机，在 一个时钟周期内执行一条指令，可以取得 1MIPS/MHz 的性能，因
此具有实时性。片内带有 16K B 的 FLASH 、512B 的 E2PROM ，可以暂
存故障、超温上限温度值。
ATmega16 中的
A/D | 转换精度为 10 位，由于参考电压为 | 5V ，所以必须将模拟信号转换成 |
0 ～ 5V 的 电压，因此在设计此电路时，各元件的参数都按照此要求设计。同
时，还要考虑其线性化，
为了使软件设计中的计算按线性处理，在硬件设计
时，一定要将温度与转换到单片机的数字 量成线性变化。由电路可知：
从公式中可以看出，得出的 | A/D | 转换电压与 Rw 不成正比，不符合线性 |
要求。如果满足 转换电压就与Rw近似成正比，与温度也近似成正比关系。这样就可以通过线性计算来求出任意一点的温度，不过用线性化来计算这种近似线性的图形，也会带来微小的误差，这些误差可以在软件设计中解决。
1.2输出电路
输出电路是单片机对模数转换的数值进行计算和控制结果的体现，如图 3所示。单片机输出 的控制量输入到 JK端口，若此信号低电平，则
软件采用模块化结构，包括
1个主模块和 5个子模块(按钮处理子模
块、设置上限温度及采集 边界点数字量子模块、通信子模快、故障输出处理子
模块和显示子模块 ) ，主模块完成对各
个子模块初始化，调用故障输出处理子
模块、显示子模块。而按钮处理子模块、设置上限温 度及采集边界点数字量子模块、通信模块采用中断方式工作，主模块与它们通过共用一段 RA M 区域进
行联系。由于在单片机应用系统的模拟输入信号中含有种种噪音和干扰，故本程
序 采用数字滤波技术滤波。除此之外，对于前面提到的线性化问题，我们采
用了将 0 ～ 200 ℃分成四个区域，在每个区域进行线性化计算。这样比在 0 ～
200 ℃区域内直接进行计算要精确的 各个子模块的功能如下：
多，能够达到 0.1℃的精度。
(1) 按钮处理子模块在有键按下时向 | ATmega16 | 申请中断，在中断子程 |
序中修改预先设好的标 志位。 (2) 设置上限温度及采集边界点数字量子模块可以在长时间按键时通过输入密码进入修改上 限温度的界面，通过按钮对 0 ℃、 50 ℃、100 ℃、 150 ℃、 200 ℃所对应的数字量进行采集，并将结果存到
里，用此数据作为边界点计算出
0～200℃之间的任何温度。
(3) 通信子模块可以通过 LBC184( 将 RS232 | 信号转换为 RS485 | 信号 ) 芯 |
片和单片机连接 远程的被控对象进行 RS485
通信。(4) 故障输出子模块可
以通过实际温度与上限温度的比较，来判断现场是否出现异常情况。 同时，设
置标志位来判断是否进行 A/D 转换、是否进行显示。 (5) 显示子模块将线性
计算出的结果经二进制到(1) 解决温控仪中交流
BCD码的转换送到5位LED 显示器显示。
(3)在模拟转换电路中的温度传感器两端，以及其
他地方使用压敏电阻器，吸收不 同极性的过电压。
(4) 在干式变压器运行现场进行电磁干扰试验，对试验结果进行概率统计分析，并通过精心选择 元器件、采用硬件抗干扰技术及软件抗干扰技术使干扰源产生的电磁干扰降至最小。
该温控仪功耗低、技术先进，功能完善，操作简单，性能可靠，能够在十分恶劣的电磁干扰 或高温环境长期稳定工作，是干式变压器理想的监控装置。