嵌入式控制器组态软件运行环境的设计及应用学士学位论文.docx

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嵌入式控制器组态软件运行环境的设计及应用学士学位论文

哈尔滨远东理工学院

学士学位论文

题目：

嵌入式控制器组态软件运行环境的设计及应用

分　　院：

工学院

专　　业：

电子信息工程

二0年月日

毕业设计（论文）评语及成绩

一、指导教师评语：

是否同意参加答辩：

指导教师签字：

20年月日

二、评阅人评语：

是否同意参加答辩：

评阅教师签字：

20年月日

三、答辩委员会评语：

是否建议授予学士学位：

答辩委员会成员签字：

1、2、3、

4、5、6、

7、8、9、

20年月日

四、答辩委员会主任单位

答辩委员会主任职称

答辩委员会主任签字

20年月日

五、毕业设计（论文）成绩：

学生所在分院盖章：

20年月日

哈尔滨远东理工学院

毕业设计（论文）任务书

学生姓名

学号

分院

工学院

专业

电子信息工程

任务起止时间：

2012年12月10日至2013年5月31日

毕业设计（论文）题目：

嵌入式控制器组态软件运行环境的设计及应用

毕业设计（论文）工作内容：

本课题将嵌入式系统技术与通用组态软件技术结合在一起，提出一种嵌入式控制器组态软件运行环境，它可以根据不同的组态配置文件生成不同功能的嵌入式控制器，不用编程，大大缩短了嵌入式产品投放市场的时间，而且使产品具有丰富的人机界面，强大的控制功能，并能够存储一定数量的历史数据。

毕业设计（论文）进度安排：

1、查阅中外文文献资料，写出文献综述阶段：

2012年12月10日——2013年1月10日

2、调查、设计、实验、研究阶段：

2013月1月11日——2013年3月31日

3、设计（论文）撰写与整理阶段：

2013年4月1日——2013年5月31日

指导教师意见与要求：

签字：

年月日

主任意见：

签字：

年月日

摘要

自计算机技术进入“后PC”时代以来，控制系统正在向网络化、数字化迅猛发展这使得控制技术与嵌入式技术的结合更加紧密。

现代工业对控制系统的可扩展性，可管理性和易用性提出了越来越高的要求，这使得常规仪表逐渐被以嵌入式系统为核心的计算机控制系统所代替。

随着工业自动化尤其是远程监控系统的发展，传统的通过程序设计实现控制目的的方法越来越难以满足实际的工程需要，这时，工程组态软件应运而生了。

在嵌入式这一特殊环境中，需要对工控组态软件进行特殊的设计，以满足系统环境的需要，由此产生了一种特殊的工控组态软件——嵌入式组态软件。

本文介绍了嵌入式控制器组态软件运行唤醒选用的ARM7微处理器和基于此微处理器的硬件平台，以及嵌入式实时操作系统μC/OS-II；在分析了嵌入式组态软件的整体结构后，详细介绍了运行环境所要完成的功能和数据处理流程，并提出了嵌入式组态软件运行环境的设计思想；基于分析结果，根据具体配料称重控制器的要求重新设计了外围接口电路，在LPC2210微处理器上移植了嵌入式实时操作系统μC/OS-II和ZLG/GUI，开发了外设驱动程序；详细分析了嵌入式组态软件运行环境所用到的组态支撑模块的设计重点和关键技术。

利用设计好的嵌入式控制器组态软件运行环境组态生成了一个配料称重控制器，并检验了设计效果。

实验表明，运行环境能够根据组态配置文件生成符合要求的嵌入式控制器，整个过程无需大量编程，并可根据需要设计出不同的人机界面，控制功能也可以自由的删减，充分体现了组态软件的特点。

关键词：

嵌入式控制器；组态；ARM；μC/OS-II；配料称重系统

Abstract

Sincetheeraofthe"post-PC"sincethecomputertechnology,thecontrolsystemisnetworked,digitizedrapiddevelopmentwhichmakesmorecloselycontrolthecombinationoftechnologyandembeddedtechnology.Modernindustrialcontrolsystemscalability,manageabilityandeaseofuseoftheever-increasingdemands,whichmakesconventionalinstrumentshavebeengraduallyreplacedbythecomputercontrolsystemcoreembeddedsystems.Withdevelopmentofindustrialautomation,remotemonitoringsystem,thetraditionalthroughproceduresdesignedtoachievecontrolpurposesitincreasinglydifficulttomeettheactualprojectneeds,thistime,theengineeringsoftwarecameintobeing.Controlconfigurationsoftwareembeddedinthisspecialenvironment,aspecialdesigntomeettheneedsofthesystemenvironment,resultingaspecialcontrolconfigurationsoftware-embeddedconfigurationsoftware.

　　ThisarticledescribestheembeddedcontrollerconfigurationsoftwarerunswakechosenARM7microprocessor-basedthemicroprocessorhardwareplatform,aswellasembeddedreal-timeoperatingsystemμC/OS-II;intheanalysisoftheoverallembeddedconfigurationsoftwarestructure,detailsthefunctionsanddataprocessingoperatingenvironmenttocompletetheprocess,andembeddedconfigurationsoftwareoperatingenvironmentdesignideas;basedontheanalysisofresults,dependingontheingredientsweighingcontrollerrequirementsredesignedtheperipheralinterfacecircuittransplantationofembeddedreal-timeoperatingsystemμC/OS-IIandZLG/GUILPC2210microprocessoranddevelopedperipheraldrivers;detailedanalysisoftheembeddedconfigurationsoftwareusedbytheoperatingenvironmentconfigurationsupportmoduledesignprioritiesandkeytechnologies.

Usingdesignedembeddedcontrollerconfigurationsoftwareoperatingenvironmentconfigurationtogenerateabatchweighingcontroller,andtestthedesigneffect.Theexperimentsshowthattheoperatingenvironmentcanbegeneratedtomeettherequirementsoftheembeddedcontrollerconfigurationfiles,dependingontheconfiguration,thewholeprocesswithoutalotofprogramming,andcanbedesignedaccordingtotheneedsofdifferentman-machineinterface,controlfunctionscanalsobefreeofthedeletion,fullyreflectstheconfigurationsoftwarefeatures.

Keywords:

embeddedcontroller;configuration;ARM;μC/OS-II;ingredientweighingsystem

第1章绪论

1.1本课题的研究背景

自计算机技术从20世纪90年代进入充满机遇的“后PC”时代以来，控制系统正在向网络化，数字化迅猛发展，这使得控制技术与嵌入式技术的结合更加紧密。

现代工业对控制系统的可扩展性，可管理性和易用性提出了越来越高的要求，这使得常规仪表逐渐被以嵌入式系统为核心的计算机系统所替代。

嵌入式系统在工业控制中的广泛应用，极大地提高了工业生产的信息化、现代化和自动化水平。

工业生产线上将广泛应用嵌入式控制技术和基于嵌入式技术的控制器。

目前，各种各样的新型嵌入式系统在应用数量上已经远远超于通用计算机。

在工业生产中，使用嵌入式技术的数字机床，智能工具，工业机器人正在逐渐改变着传统的工业生产方式。

因此，嵌入式系统将是今后的主流发展趋势。

随着工业自动化尤其是远程监控系统的发展，传统的通过程序设计实现控制目的的方法越来越难以满足实际的工程需要，这时，工程组态软件应运而生了。

在嵌入式系统这一特殊环境中，需要对工程组态软件进行特殊的设计，以满足系统环境的需要，由此产生了一种特殊的工控组态软件——嵌入式组态软件。

1.2嵌入式系统组态软件

1.通用组态软件

组态一词来源于英文单词configuration，“组态软件”作为一个专业术语，到目前为止，并没有一个统一的定义，它是伴随着集散控制系统（DistributedControlSystem，简称DCS）的出现而引入工业控制领域的。

从组态软件的内涵上说，组态软件是指在软件方面，操作人员根据应用对象及控制任务的要求配置用户应用软件的过程，也就是把组态软件视为“应用程序生成器”。

从应用角度讲，组态软件是自动控制系统中的监控层，完成系统硬件与软件的沟通、对现场的实时监测与控制，起到在管理层和控制层之间上传下达的作用。

在工业过程控制系统中存在着两大类可变因素：

一是操作人员需求的变化；二是被控对象状态的变化及被控对象所用硬件的变化。

而组态软件正式在保持软件平台执行代码不变的基础上通过改变软件配置信息（包括图形文件、硬件配置文件、实时数据库等），适应系统对两大可变因素的要求