论文摘要
嵌入式系统在自动化仪表中的应用领域日益广泛，在过程自动化等领域已经取得了良好的成绩。但是在一些特殊领域，如加热炉、啤酒发酵、玻璃窑炉、热处理、真空炉、制陶、食品等方面，由于用户的标准化程度不高，经常会针对特定的工业设备提出特殊的需求，希望能够对配套的自动化仪表进行算法的简单组态和设置。目前的高档温度控制器和多功能复杂控制器往往不能满足这些需求，我们希望能够设计一种通用、高可靠性、高性价比的智能仪表来适应市场的要求。本文介绍了应用ARM7 LPC2290微处理器和嵌入式实时操作系统（μC／OSⅡ）为核心的嵌入式系统开发智能仪表（下位机）进行数据采集、温度控制的方法。嵌入式实时操作系统（μC／OSⅡ）确保了系统具有较高的实时运算和实时控制能力。本设计采用RS-232-C进行通讯传输。上位机采用LABVIEW进行数据采集、数据处理、实时曲线显示，采用LabSQL进行数据存储、查询。并且给出了相应的主要源程序。本课题研究的内容包括相关电路（JTAG接口电路，热电偶、热电阻温度传感器信号的输入电路，控制信号的输出电路，RS232电平转换、通讯接口电路，人机界面显示电路，蜂鸣器报警接口电路，电源电路，外部中断电路，复位电路，A／D转换电路，D／A转换电路等等）的设计、相关软件及控制算法的设计、基于LABVIEW平台的上位机监控软件设计等。所设计的智能仪表在硬件方面温度量程大、结构简单、扩展方便；在温度控制算法（PID控制算法、内模控制算法）方面算法灵活、鲁棒性强、控制精度高。本文在最后还对该智能仪表在工业控制应用领域的产品化过程中存在的问题做了一定的探讨和展望，并提出了进一步的研究方向。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 课题背景及研究意义1.2 智能仪表的硬件设计方案分析1.3 智能仪表的控制算法方案分析1.4 研究内容第二章 智能仪表的硬件设计2.1 智能仪表的硬件方案设计2.2 传感器信号的输入电路设计2.2.1 热电偶的输入电路设计2.2.2 热电阻的输入电路设计2.3 ARM7 LPC2290电路设计2.3.1 ARM7 LPC22902.3.2 ARM7 LPC2290引脚分配方案2.3.3 电源设计2.3.4 其他有关电路设计2.4 RS232电平转换电路设计2.5 人机接口电路设计2.6 输出电路设计2.7 控制面板设计第三章 智能仪表的软件设计3.1 智能仪表的软件设计3.1.1 实时多任务操作系统的基本知识3.1.2 ADS集成开发环境3.1.3 EasyJTAG仿真器简介3.1.4 软件的总体设计3.2 键盘处理任务3.3 LED显示任务3.4 数据采集、处理及通讯任务3.5 部分源代码第四章 控制算法的研究4.1 PID控制器4.1.1 PID控制器原理4.1.2 数字PID控制算法的选用4.1.3 数字PID控制器参数的整定4.2 内模控制算法的应用4.2.1 内模控制器的设计4.2.2 仿真结果4.2.3 结论第五章 基于LABVIEW平台的监控软件设计5.1 LABVIEW 8.2简介5.2 LABVIEW 与ARM7 LPC2290串口通讯的实现5.3 LABVIEW 的前面板设计5.4 LABVIEW 的程序框图设计5.5 数据存储的实现第六章 结论与展望6.1 研究成果6.2 课题展望6.3 进一步研究方向参考文献攻读硕士学位期间公开发表的论文攻读硕士学位期间参与的科研项目致谢
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