嵌入式控制器開發(fā)及其在過程實驗裝置上的應(yīng)用.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)以其速度高、容量大、實時性強的特點在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。嵌入式系統(tǒng)優(yōu)越的可移植性和所具備的網(wǎng)絡(luò)和人機交互能力，使其具有良好的可擴充性，能方便地嵌入到其他系統(tǒng)中，嵌入式系統(tǒng)有可能取代以往基于微控制器的控制方式而獲得極大的發(fā)展。為此，本課題針對A3000過程實驗裝置的結(jié)構(gòu)體系以及控制的功能要求，基于C8051F023芯片和Small RTOS51嵌入式操作系統(tǒng)，定義了控制器的各個功能，完成了硬件設(shè)計和

2、軟件設(shè)計，研究開發(fā)了一種適用于工業(yè)過程控制的嵌入式控制器；同時，設(shè)計開發(fā)了相應(yīng)的上位機監(jiān)控軟件。論文主要完成了嵌入式控制器的系統(tǒng)硬件設(shè)計、系統(tǒng)軟件設(shè)計以及控制算法的編制，實現(xiàn)了所開發(fā)的上位機軟件與嵌入式控制器的通訊，最終通過實際實施，完成了對A3000的過程實驗裝置的監(jiān)控。論文主要完成了以下幾個方面的工作： 設(shè)計并確定了控制系統(tǒng)的總體方案和硬件設(shè)計原則，針對嵌入式控制器的功能開發(fā)了嵌入式控制器主控模塊、電源模塊、信號采集模塊、模

3、擬量輸出模塊、人機交互模塊和通信模塊，對各個模塊的電路組成進行了詳細的分析和論述。 分析比較了幾種嵌入式實時操作系統(tǒng)RTOS，選擇采用了Small RTOS51嵌入式實時操作系統(tǒng)作為軟件開發(fā)平臺，給出了在C8051F023上詳細的移植、配置和裁剪過程，并且分析了使用操作系統(tǒng)的優(yōu)勢。在滿足系統(tǒng)需求分析基礎(chǔ)上，將系統(tǒng)任務(wù)合理劃分為數(shù)據(jù)采集任務(wù)、控制任務(wù)、通信任務(wù)、按鍵任務(wù)和LCD顯示任務(wù)，并對各個任務(wù)的應(yīng)用程序、驅(qū)動程序以及上位機通

4、信軟件的設(shè)計進行了詳細的分析與設(shè)計，開發(fā)了相應(yīng)的程序代碼。并采用軟件手段提供抗干擾措施，從而提高了系統(tǒng)的性能。通過上位機軟件實現(xiàn)對裝置的監(jiān)控功能，包括各參數(shù)的顯示及動態(tài)曲線的繪制，并對超限進行聲光報警。論文對開發(fā)的嵌入式控制器在A3000過程控制實驗裝置上進行了應(yīng)用，通過PID控制實驗驗證了控制方案的可行性。 本文實現(xiàn)了在小RAM處理器中移植嵌入式實時操作系統(tǒng)，開發(fā)了嵌入式控制器，通過軟件的方法提高了處理器的利用效率，縮短了軟件