基于ARM的嵌入式工业锅炉控制器的研究与设计

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sbt200905
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在数字信息技术和网络技术高速发展的后PC时代,嵌入式技术己经广泛的渗入到社会的各个方面。随着32位高性能ARM微处理器的推广和大量嵌入式操作系统的出现,嵌入式技术已成为目前最热门的技术之一,被广泛地应用在机器人、数控机床、智能仪器仪表、汽车电子和工业分布式控制系统等工业控制领域。工业锅炉是工业生产中的重要设备,其安全运行是安全生产的保证,其工作性能对于热效率、耗煤量和耗电量等都有着十分重要的意义。锅炉控制系统则是保证锅炉安全高效运行的重要保证。本文针对工业锅炉控制系统的硬件配置,结合工业锅炉控制系统智能化、网络化、信息化的发展趋势,研究并设计了基于ARM的嵌入式工业锅炉控制器。文章在对嵌入式机电控制系统的总体框架和设计方法进行分析的基础上,构建了基于ARM嵌入式微处理器和uC/OS-II实时操作系统的嵌入式控制器原型平台,完成了嵌入式控制器的总体设计、功能模块的划分,设计了硬件系统和软件系统。在硬件方面,选择了基于ARM架构的S3C44B0X微处理器作为控制器的核心,设计了电源模块、时钟模块、复位模块、JTAG接口电路;设计了存储器接口电路和异步串行接口电路;设计了键盘接口电路和LCD液晶显示接口电路。在软件方面,分析并设计了BootLoader引导程序,移植实时操作系统μC/OS-II到S3C44B0X微处理器上。在所设计的基于ARM-μC/OS-II实时操作系统嵌入式控制器原型平台的基础上,研究开发了嵌入式工业锅炉控制器。依工业锅炉自动控制系统的发展,提出了基于ARM微处理器的工业锅炉控制系统的设计。根据工业锅炉过程控制中涉及到的模拟量、开关量、控制量以及需要显示的相关信息,设计了系统的硬件和软件。采用模块化设计思想,将整个系统分为主模块、键盘模块、液晶显示模块、数据采集模块、初始化模块以及串口通讯模块。主模块调用各模块,并将它们联系起来,形成一个有机整体,实现了系统的功能。在嵌入式系统开发实验板上,利用PC机上的ADTIDE集成开发环境对所编写的程序进行了编译、调试,并将其下载到实验开发板上,验证了软件的部分功能。设计的基于ARM的嵌入式控制器具有功能完善、可靠性高、功耗低、体积小等特点。该控制器为工业锅炉提供了一种新型现代化监控器。对于保证安全生产、提高锅炉运行效益和自动化水平有着重要意义和广阔的应用前景。
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