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基于嵌入式系统的定量控制系统的设计与研究

作　者: 戴旻
导　师: 王宪
学　校: 江南大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 定量控制系统 ARM 嵌入式系统 μC/OS-II MiniGUI
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


动态称量广泛存在于工业生产中,定量控制系统是用来解决动态称量的系统,它具有高精度和高速度等特点。定量控制系统广泛的应用于建筑、饲料加工、食品加工、化工、冶金等行业,起到了提高生产效率和产品质量,降低成本等作用。论文从实际工程出发,对定量控制系统进行详尽的分析,并用ARM嵌入式系统构建了定量控制系统。论文首先对定量控制系统的控制对象进行阐述,并对控制算法的进行理论性探讨。详细的描述了控制对象的组成部分及其作用;从实际控制过程的角度分析了影响定量控制系统控制性能的关键问题;对控制对象建立数学模型,针对其数学模型进行控制算法的设计。在此基础上,根据系统性能和功能要求,运用嵌入式系统的知识对整个系统的软硬件进行设计。在硬件设计时,给出了芯片选型的理由和具体的电路图,并对设计难点进行了详细的分析;将嵌入式实时操作系统μC/OS-II引入软件设计中,给出了其在本系统硬件上的移植过程、驱动程序和应用程序的编写方法,着重介绍了图形用户界面MiniGUI在系统中的应用,并对系统实时性进行了实验以证明软件设计是成功的。最后,论文描述了本定量控制系统试验的过程,对试验结果进行了分析,证明定量控制系统的设计基本成功。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 绪论  8-11
  1.1 课题背景与意义  8
  1.2 定量控制系统国内外发展现状  8-10
    1.2.1 定量控制系统的性能  9
    1.2.2 嵌入式系统的发展  9-10
  1.3 本课题主要研究工作  10-11
第二章 定量控制系统分析  11-22
  2.1 控制对象组成分析  11-12
  2.2 定量控制系统的关键问题  12-13
  2.3 系统模型分析  13-18
    2.3.1 控制过程相关量的计算  13-14
    2.3.2 静态分析  14-15
    2.3.3 单段加料分析  15-16
    2.3.4 多段加料分析  16-18
  2.4 算法设计  18-22
    2.4.1 单段算法  18-20
    2.4.2 多段算法  20-22
第三章 定量控制系统硬件设计  22-31
  3.1 硬件总体设计  22
  3.2 CPU 核心板  22-25
  3.3 人机互动模块  25-27
  3.4 模数转换模块  27-28
  3.5 数字输入输出模块  28-29
  3.6 串行通讯模块  29-31
第四章 定量控制系统软件设计  31-59
  4.1 软件总体设计  31-33
    4.1.1 操作系统  31-32
    4.1.2 底层驱动  32
    4.1.3 应用程序  32-33
    4.1.4 Bootloader  33
  4.2 ΜC/OS-II  33-40
    4.2.1 μC/OS-II 的移植  34-39
    4.2.2 处理器初始化程序  39
    4.2.3 基于μC/OS-II 的软件开发方法  39-40
  4.3 底层驱动  40-43
    4.3.1 I~2C 驱动和SPI 驱动  40-41
    4.3.2 模拟输入驱动  41-42
    4.3.3 数字输入/输出驱动  42
    4.3.4 异步串行通信驱动  42
    4.3.5 定时器管理驱动  42-43
    4.3.6 时间管理驱动  43
    4.3.7 键盘显示驱动  43
  4.4 应用程序  43-53
    4.4.1 图形用户界面  43-50
    4.4.2 通信模块  50-51
    4.4.3 主控模块  51-53
  4.5 BOOTLOADER  53-54
  4.6 程序代码下载  54-55
    4.6.1 编写下载程序  54-55
    4.6.2 烧写bootloader.hex  55
    4.6.3 烧写ucos.hex  55
  4.7 系统采样频率的确定  55-56
  4.8 系统软件实时性保证与实验  56-59
    4.8.1 实时性的保证措施  56
    4.8.2 实时性实验  56-59
第五章 定量控制系统试验  59-62
第六章 结论与展望  62-64
  6.1 结论  62
  6.2 展望  62-64
致谢  64-65
参考文献  65-68
附录： 作者在攻读硕士学位期间发表的论文  68

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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