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高性能恒温晶体振荡器温度控制系统的研究

作　者: 黎藜
导　师: 张鸿海；甘志银
学　校: 华中科技大学
专　业: 精微制造工程
关键词: 恒温晶体振荡器温度控制嵌入式系统串级控制人机界面通信协议
分类号: TN752
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 66次
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内容摘要

时间频率是电子器件的重要部分,通信和数据传输都需要参考信号源以实现系统同步和信号产生。恒温石英晶体振荡器作为参考信号源的心脏,其频率稳定度至关重要。而恒温箱的温度稳定性是影响晶体振荡器频率稳定度的重要因素。因此为了提高晶体振荡器的频率稳定度,设计和制造高精度和高性能的温控系统是十分必要的。本文首先分析了石英晶体振荡器温度控制的相关内容,对比恒温晶振控温电路的设计,结合先进的数字化智能控制技术与传统实用技术,提出以系统级单片机MSC1210为核心的创新性技术方案。然后进行了详细的系统硬件和软件的设计,包括控制器及A/D转换模块、测温和前置放大部分、输出加热部分、信号的数字化处理部分,实时调度程序,以及PID算法的实现。利用串级调节系统,改善三极管管耗加热部分的线性度。其次,采用基于Excel的技术路线,设计了实时监控人机界面软件,并借助这一工具,对高精度恒温箱的制造技术参数、工艺参数和控制参数进行了大量有价值的探索。接着,从OSI参考模型出发,根据实际情况导出了上、下位机通信模型。定义数据包的格式及数据包的传输流程,给出了软件设计方案,并编写通信协议程序。最后,对控制系统调试过程中出现的一些具体问题进行分析,与此同时,也给出了合理的解决方案。结尾给出了实验数据,结果表明己经达到了预期设计目标。

全文目录

摘要 4-5Abstract 5-81 绪论 8-14 1.1 课题背景 8-11 1.2 国内外发展概况 11-12 1.3 研究内容和论文安排 12-142 系统分析和总体设计思路 14-19 2.1 相关资料 14-15 2.2 控制系统分析 15-17 2.3 总体设计思路 17-193 系统硬件和软件设计 19-30 3.1 系统功能模块划分 19 3.2 控制器模块 19-21 3.3 测温和前置放大部分 21-23 3.4 输出加热部分 23-26 3.5 信号的数字化处理程序 26 3.6 实时多任务调度程序的设计 26-27 3.7 PID 控制器设计 27-29 3.8 本章小结 29-304 基于EXCEL 的实时监控人机界面(HMI)软件的设计 30-36 4.1 技术路线介绍 30-31 4.2 实时监控人机界面软件的结构 31-32 4.3 主要功能模块介绍 32-35 4.4 本章小结 35-365 上、下位通信协议设计 36-46 5.1 通信协议概述 36-37 5.2 专用通信协议的设计和实现 37-42 5.3 串口软件的设计 42-45 5.4 本章小结 45-466 硬件、软件的测试与实验结果 46-54 6.1 硬件的测试 46 6.2 硬件测试中遇到的问题和解决办法 46-50 6.3 软件的测试 50 6.4 上、下位机联合测试 50-51 6.5 实验结果 51-53 6.6 本章小结 53-547 总结与展望 54-56 7.1 全文总结 54-55 7.2 对后续工作的展望 55-56致谢 56-57参考文献 57-58

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