《基于ARM的智能控制器的软件设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于ARM的智能控制器的软件设计（69页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、浙江大学硕士学位论文基于ARM的智能控制器的软件设计姓名：赵铁峰申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：金建祥;王为民20050301浙 江 大 学 硕 士 学 位 论 文摘 要自 动化仪表的应用领域日益广泛， 在过程自 动化领域已经取得了良 好的成绩。 但是在一些特殊领域，包括热处理、加热炉、真空炉、 制陶、 食品、简单的锅炉控制等方面，由于经常会针对特定的工业设备提出特殊的需求， 希望对配套的自 动化仪表可以进行画面和算法的简单组态和设置， 同时对成本的要求比较高。 我的毕业课题就是研究和设计一种通用、高可靠性、高性价比的智能控制器来适应这样的要求。我所参加的 C 3 0 0
2、 0智能控制器的设计，在智能化记录的基础上增加了复杂的运算功能和控制功能。 该控制器采用A R M微处理器作为核心处理单元， 实现了复杂的程序功能，也达到了高性能、低功耗的要求。课题中我做了大量的研究工作，主要包括:. 表达式算法的研究与设计。 研究和设计表达式算法， 实现对表达式的分析和处理，并将算法应用于C 3 0 0 0 控制器。 使用户能够将各种输入输出及虚拟通道作为数据源来使用， 可以对它们进行复杂的运算， 这样使控制器具有了复杂的运算和控制功能。. 基于新的历史数据结构的对于记录数据的控制功能， 确保不会丢失历史数据， 提高了F l as h 的存储效率，允许用户任意选择需要记录的
3、 数据。. 继电自 整定算法的研究与设计。 使控制器能够实现P I D参数的自 动整定， 增加用户在投运上的方便。本文在最后还介绍了该控制器在烘箱温度控制方面的一个应用， 并就智能控制器在工业控制应用中存在的问题做了一定的探讨和展望。关键词:A R M;智能控制器;表达式:历史数据库;继电自 整定第 1 页 共 7 0页浙 iL 大 学 硕 士 学 位 论 文ABS T RACTT h e a u t o m a t i o n i n s t r u m e n t a p p l i c a t i o n t e r r i t o r y i s g e t t i n g b r o
4、 a d i n c r e a s i n g l y a n d t h eg o o d a c h i e v e m e n t h a s b e e n a c q u i r e d i n p r o c e s s a u t o m a t i o n f i e l d . S i n c e c o n s t a n t l y b e a b l e t o b ea i m e d a t s p e c i a l l y d e s i g n a t e d i n d u s t r ia l e q u i p m e n t p r o p o s
5、e p a rt i c u l a r d e m a n d s , y e t t h e e a s yc o n f i g u r a t i o n a n d s e tt i n g o n m e n u a n d a l g o r i t h m a t t h e s a m e t i m e h i g h e r r e q u e s t t o c o s t b ew i s h e d t o b e c a r r ie d t o t h e a u t o m a t i o n i n s t r u m e n t s t o s o m e
6、 p a rt i c u l a r t e r r i t o r i e s s u c h a s t h e r m a lt r e a t m e n t , h e a t i n g f u rna c e , v a c u u m f u rn a c e , s y s t e m p o tt e ry , f o o d a n d e a s y b o i le r c o n t r o l a n d s oo n . S o t h e p a p e r i s t o d e s i g n a s o rt o f i n t e l l i g e
7、 n t c o n t r o l l e r t h a t i s c u r r e n t , o f h i g h d e p e n d a b i l i t ya n d h i g h p e r f o r m a n c e p r i c e r a t i o t o s a t i s f y t h e d e m a n d s -T h e d e s i g n o f C 3 0 0 0 i n t e l l i g e n t c o n t r o l l e r w h i c h I t a k e p a r t i n m a k e t
8、 h e c o n t r o l l e r h a v e t h ef u n c t i o n s s u c h a s c o m p le x c a l c u l a t i n g a n d c o n t r o l b e s i d e s r e c o r d . T h e c o n t r o l l e r u s e s t h e A R Mm ic r o p r o c e s s o r a s c o r e p r o c e s s o r u n it a n d r e a l i z e s c o m p l i c a t
9、e d p r o g r a m f u n c t i o n , a l s o r e a c h i n gt h e a i m o f t h e h i g h e r c a p a b i l i t y a n d l o w e r p o w e r c o n s u m p t i o n .My p a p e r i s m a i n l y i n v o l v e d i n t h r e e a s p e c t s o f r e s e a r c h . T h e r e s e a r c h a n d d e s i g n o f
10、 t h e E x p r e s s i o n a l g o r it h m . T h e c o n f i g u r a t i o n a n d e x e c u t i n go f t h e E x p r e s s i o n i s u s e d t o m a k e a l l k i n d s o f I O a n d d u m m y c h a n n e l s b e u s e d b y u s e r ,w h i c h c a n c a r r y t h r o u g h c o m p l i c a t e d c
11、a lc u l a t i o n a n d c o n t r o l . T h e r e s e a r c h o f t h e c o n t r o l f u n c t i o n t o t h e h i s t o ry d a t a b a s e d o n t h e n e w h i s t o ry d a t as t r u c t u r e t h a t m a k e s s u r e d a t a d o n t l o s e , im p ro v e m e m o ry e ff i c i e n c y o f F L
12、A S H a n dm a k e u s e r c a n c h o o s e fr e e l y w h a t d a t a n e e d t o b e r e c o r d e d . T h e r e s e a r c h a n d d e s i g n o f t h e re la y s e l f - t u n i n g a l g o r i t h m . T h e s e l f - t u n in g f u n c t io nr e a l i z e s t h e a u t o t u n in g o f P I D p
13、a r a m e t e r s a n d m a k e t h e c o n t r o l l e r e a s i e r t o b e u s e d ini n d u s t ry e q u i p m e n t f o r u s e r .A t t h e e n d , t h e p a p e r i n t r o d u c e s a n a p p l i c a t i o n o f t h e c o n t r o l l e r i n t h e t e m p e r a t u r e c o n t r o l o ff u r
14、n a c e . A l s o t h e k e y i s s u e a n d t h e f o r e g r o u n d o f t h e a u t o m a t i o n i n s t r u m e n t a n d i n t e l l i g e n tc o n t r o l l e r a p p l i c a t i o n a r e d i s c u s s e d .K e y w o r d s : A R M, I n t e l l i g e n t C o n t r o l l e r , E x p r e s s i
15、 o n , H i s t o ry d a t a b a s e , R e l a y s e l f - t u n i n g .第 v页 共 7 0页浙 江 大 学 硕 士 学 位 论 文第一章概论本章概述了 嵌入式系统的发展现状，介绍了自 动化仪表的发展历程和特点，对自 动化仪表的 发展 方向进行了 展望，最后给出了 论文的主要研究内容与论文结构 1 . 1 嵌入式系统概述1 . 1 . 1 嵌入式系统的含义及分类通常， 嵌入式系统被定义为:以 应用为中心， 以 计算机技术为基础， 软件硬件可以 进行裁剪来适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等要求的专用计算机系统1 。
16、嵌入式系统是将先进的计算机技术、 半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物， 这一点就决定了它必然是一个技术密集、 资金密集、 高度分散、 不断创新的知识集成系统。 嵌入式系统是计算机应用的另一种形态， 它与通用计算机应用不同: 嵌入式系统是以嵌入的形式隐藏在各种装置、 产品和其他应用系统之中的一种软硬件高度专业化的特定计算机系统，并不直接表现为大家常见的计算机的形式。目 前根据其发展现状，嵌入式系统可以分成以下几类:1 嵌入式微处理器 ( E m b e d d e d M i c r o p r o c e s s o r U n i t , E M P U )嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的C P U 。在应用中，将微处理器装配在专门设计的电路板_ 匕 只保留和嵌入式应用有关的母板功能，这样可以大幅度减小系统体积和功耗。为了满足嵌入式应用的特殊要求，嵌入式微处理器虽然在功能上和标准微处理器基本是一样的，但在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都做了各种增强。2 .嵌入式微控制器 ( M i c r o c o n t r o l l e r U
