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基于ARM的嵌入式斜条机控制器的研究

2020-12-02阅读(630)

基于ARM的嵌入式斜条机控制器的研究

论文摘要

随着信息化、智能化、网络化的发展,嵌入式系统技术获得了广阔的发展空间,成为一个新的技术热点和发展方向。嵌入式系统是以应用为中心,软硬件可裁减的计算机系统,广泛应用于工业控制领域。随着应用领域需求的不断提高,对控制设备性能也提出了更高的要求。面对当前广阔的制作加工业的市场背景下,原有的手工控制设备或低水平的数字控制设备已不能满足人们的要求,于是众多的机械制造业为了满足市场的需求开始涉足于对原有设备控制技术的改进。而如何能达到低成本、高性能几乎成了当前最重要的问题。在应厂家要求进行斜条机控制技术改进时,利用高性能的32位嵌入式ARM微处理器作为整个斜条机控制系统的核心,运用嵌入式处理器的高性能、接口丰富、方便移植与扩展等优点,并利用嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ的实时性强、可靠性高、资源丰富等优势,将嵌入式技术作为斜条机控制系统开发平台,从而缩短开发周期、并节约资源。本文详细介绍了斜条机控制系统硬件电路设计和具体的软件实现方案。系统硬件平台是以微处理器LPC2210为核心,根据功能需求,设计了液晶显示电路、键盘及LED指示灯电路、刀片电机的PWM控制电路、转速及电流测量电路、步进电机驱动电路、主轴电机启停控制电路及SD卡卡座电路等外围电路,完成了硬件系统的设计与调试,并编写了系统启动代码及底层驱动程序。软件部分通过移植嵌入式实时操作系统μC/OS-II,使系统具备了执行多任务的能力。利用嵌入式实时系统的优势,实现了多任务间通信、对硬件资源的合理使用与同步,解决了随着系统的不断开发,程序开发与维护愈来愈难这一弊病。同时,本文还在μC/OS-II系统的基础上,移植了嵌入式图形界面ZLG/GUI,利用其简洁、美观、方便且具有人性化的特点,丰富了人机交互的信息。系统还移植了ZLG/FS文件系统及SD卡读写模块,方便用户对待执行任务的存储和读取,实现了低成本、高性能的斜条机控制。最后,对文章进行了总结,并对下一步的研究工作进行了展望。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 嵌入式系统概述
  • 1.2.1 嵌入式系统定义
  • 1.2.2 嵌入式系统特点
  • 1.2.3 嵌入式系统的组成
  • 1.2.4 嵌入式系统的发展趋势
  • 1.3 本课题研究的目的与意义
  • 1.4 本课题的来源及技术指标
  • 1.5 本文的主要研究内容
  • 1.6 本章小结
  • 2 系统总体方案设计
  • 2.1 斜条机控制器的整体功能
  • 2.2 控制系统软硬件层次结构确定
  • 2.3 系统的软硬件选择
  • 2.3.1 系统的硬件选型
  • 2.3.1.1 ARM 处理器简介
  • 2.3.1.2 选择LPC2210 芯片的必要性
  • 2.3.2 嵌入式系统软件平台选择
  • 2.3.2.1 RTOS 的选择
  • 2.3.2.2 GUI 的选择
  • 2.4 刀片电机调速方法的确定
  • 2.4.1 刀片电机调速方法选择
  • 2.4.2 直流电机PWM 调速原理
  • 2.4.3 刀片电机控制总体结构
  • 2.5 本章小结
  • 3 系统硬件设计
  • 3.1 系统硬件总体设计
  • 3.2 CPU 最小系统
  • 3.2.1 电源电路
  • 3.2.2 复位电路
  • 3.2.3 时钟电路
  • 3.2.4 外部存储器接口电路
  • 3.2.5 JTAG 接口电路
  • 3.3 人机接口电路
  • 3.3.1 键盘及LED 指示灯电路设计
  • 3.3.2 LCD 硬件接口电路设计
  • 3.4 刀片电机控制电路
  • 3.4.1 LPC2210 脉宽调制器
  • 3.4.2 刀片电机控制电路图
  • 3.4.3 转速测量电路
  • 3.4.4 电流测量电路
  • 3.5 步进电机控制接口电路
  • 3.6 主轴电机接口电路
  • 3.7 SD 卡接口电路
  • 3.8 串行通讯模块设计
  • 3.9 报警电路
  • 3.10 光电限位
  • 3.11 硬件电路抗干扰措施
  • 3.12 硬件平台的调试
  • 3.13 本章小结
  • 4 系统软件设计
  • 4.1 软件平台总体结构
  • 4.2 ΜC/OS-II 的结构与移植
  • 4.2.1 μC/OS-II 结构
  • 4.2.2 μC/OS-II 移植
  • CPU.H 文件'>4.2.2.1 编写OSCPU.H 文件
  • CPUC.C 文件'>4.2.2.2 编写OSCPUC.C 文件
  • CPUA.ASM 文件'>4.2.2.3 编写OSCPUA.ASM 文件
  • 4.3 ΜC/OS-II 系统应用程序设计
  • 4.3.1 应用程序任务划分
  • 4.3.2 各任务软件设计
  • Key'>4.3.2.1 按键任务TaskStartKey
  • PWM'>4.3.2.2 PWM 输出控制任务TaskPWM
  • SC'>4.3.2.3 转速、电流值计算任务TaskSC
  • Calcu'>4.3.2.4 PWM 占空比计算任务TaskCalcu
  • Step'>4.3.2.5 步进电机控制任务TaskStep
  • 4.3.2.6 测量中断实现
  • 4.4 LCD 图形界面设计
  • 4.4.1 JHDTFT024 液晶模块的软件设计简介
  • 4.4.2 ZLG/GUI 的结构和移植
  • 4.4.2.1 ZLG/GUI 的文件结构
  • 4.4.2.2 ZLG/GUI 的移植
  • 4.4.3 ZLG/GUI 下的显示窗口设计
  • 4.4.4 μC/OS-II 下的ZLG/GUI 任务
  • 4.5 SD 卡的文件数据读取设计
  • 4.5.1 ZLG/FS 文件系统简介
  • 4.5.2 SD 卡读写模块的移植
  • 4.5.2.1 SD 卡读写模块文件结构及整体框架
  • 4.5.2.2 SD 卡读写模块硬件配置
  • SD'>4.5.3 μC/OS-II 下的SD 卡的数据读取任务TaskSD
  • 4.6 本章小结
  • 5 现场调试及试验结果
  • 6 总结与展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 个人简历
  • 发表的学术论文

    • 相关论文文献

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