嵌入式控制器開(kāi)發(fā)及其在過(guò)程實(shí)驗(yàn)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(shí)時(shí)性強(qiáng)的特點(diǎn)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(jī)交互能力，使其具有良好的可擴(kuò)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(duì)A3000過(guò)程實(shí)驗(yàn)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(gè)功能，完成了硬件設(shè)計(jì)和

2、軟件設(shè)計(jì)，研究開(kāi)發(fā)了一種適用于工業(yè)過(guò)程控制的嵌入式控制器；同時(shí)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的上位機(jī)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(jì)、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)以及控制算法的編制，實(shí)現(xiàn)了所開(kāi)發(fā)的上位機(jī)軟件與嵌入式控制器的通訊，最終通過(guò)實(shí)際實(shí)施，完成了對(duì)A3000的過(guò)程實(shí)驗(yàn)裝置的監(jiān)控。論文主要完成了以下幾個(gè)方面的工作： 設(shè)計(jì)并確定了控制系統(tǒng)的總體方案和硬件設(shè)計(jì)原則，針對(duì)嵌入式控制器的功能開(kāi)發(fā)了嵌入式控制器主控模塊、電源模塊、信號(hào)采集模塊、模

3、擬量輸出模塊、人機(jī)交互模塊和通信模塊，對(duì)各個(gè)模塊的電路組成進(jìn)行了詳細(xì)的分析和論述。 分析比較了幾種嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTOS，選擇采用了Small RTOS51嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)作為軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，給出了在C8051F023上詳細(xì)的移植、配置和裁剪過(guò)程，并且分析了使用操作系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。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(duì)各個(gè)任務(wù)的應(yīng)用程序、驅(qū)動(dòng)程序以及上位機(jī)通

4、信軟件的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的分析與設(shè)計(jì)，開(kāi)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(guò)上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置的監(jiān)控功能，包括各參數(shù)的顯示及動(dòng)態(tài)曲線的繪制，并對(duì)超限進(jìn)行聲光報(bào)警。論文對(duì)開(kāi)發(fā)的嵌入式控制器在A3000過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行了應(yīng)用，通過(guò)PID控制實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了控制方案的可行性。 本文實(shí)現(xiàn)了在小RAM處理器中移植嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)了嵌入式控制器，通過(guò)軟件的方法提高了處理器的利用效率，縮短了軟件