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文檔簡介
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),研究開發(fā)了一種適用于工業(yè)過程控制的嵌入式控制器;同時(shí),設(shè)計(jì)開發(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)了所開發(fā)的上位機(jī)軟件與嵌入式控制器的通訊,最終通過實(shí)際實(shí)施,完成了對(duì)A3000的過程實(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)作為軟件開發(fā)平臺(tái),給出了在C8051F023上詳細(xì)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(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(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)開發(fā)的嵌入式控制器在A3000過程控制實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行了應(yīng)用,通過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
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