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100000字论文范文ADUC831作为控制器中央处理器的研究。

论文类型:论文范文
论文字数:100000字
论点:单片机,设计,控制
论文概述:

本设计的主要任务是利用高性能单片机研制开发一开放性好、扩展方便的个微型可编程控器。在对单片机控制技术、PLC原理及应用进行仔细学习研究和参阅了大量参考文献的基础上,构思了一种

论文正文:

第一章简介

1.1选题的背景和意义
可编程控制器由于其控制功能完善、编程使用方便、可靠性高、通用性好、维护简单等优点,在工业自动化领域逐渐被认可并显示出巨大优势,成为工业控制领域的重要手段之一。目前,越来越多的行业和领域正在应用可编程控制器。市场对不同应用规模和类型的可编程控制器的需求越来越多,可编程控制器的研究和设计方案层出不穷。在此,我们还提出了一个灵活、适用、简单、可行的新方案。
现阶段,中国的大部分可编程逻辑控制器市场份额仍被外国产品占据。本地化率不是很高。国内可编程序控制器制造商主要是合资企业,很少有自主知识产权。根本原因是可编程逻辑控制器的核心技术长期被国外发达国家垄断,特别是中央处理器模块2-3。随着近年来微控制器技术的快速发展,高性能单片机的种类和数量逐渐增加,其功能也日益增加,成本也在降低。此外,单片机的开发技术正在逐步成熟,这使得我们有可能使用高性能单片机作为控制核心模块来设计和开发具有自主知识产权的可编程控制器。目前,微型可编程控制器的应用需求日益增加,市场份额也在逐渐增加,达到了全部可编程控制器产品的40%以上。在实际工业控制领域,微型控制系统被应用于许多场合。例如,在应用规模较小的情况下,对控制点的需求较少,并且大多数是基于逻辑控制的。通用微型可编程控制器系统能够满足控制要求。因此,开发这种功能完善的微型PLC控制系统,单独从应用角度来看,具有很高的实用价值和广阔的市场前景。此外,对于中小型应用程序,经济成本通常是用户提前考虑以满足应用程序性能要求的主要因素。
目前,市场上供应的微型PLC的价格仍然普遍较高。然而,随着电子技术和计算机控制技术的不断发展和进步,电子元件的性价比不断提高,电子技术也逐渐成熟,这为低成本、高性能的可编程控制器的自主开发奠定了基础。目前,以高性能单片机为控制核心开发微控制器的成本降低到较低的水平,如果进行大规模生产,成本还可以进一步降低。正是因为用高性能单片机开发微型和小型可编程控制器系统具有良好的经济价值,才成为发展趋势。可编程控制器的应用经常反映一个国家的工业自动化水平。
虽然中国的可编程控制器市场很大,但国内的可编程控制器产品并不占主导地位。因此,大力发展国产独立可编程控制器的研发方案,对促进国产可编程控制器的发展具有深远的意义。基于以上分析,自主设计开发基于单片机的微可编程控制器具有重要的现实意义。由于微型可编程控制器的应用最为广泛,研发难度相对较低,条件也相对成熟,我们考虑从易于实现的微型可编程控制器入手,采用简单灵活的方案设计并实现一种基于高性能单片机ADUC831的微型可编程控制器,实现微型可编程控制器的基本控制功能,不仅可以满足一般微型可编程控制器的应用要求,还可以通过多种可编程控制器级联满足中小型可编程控制器的应用场合,为用户提供更加灵活实用的配置方案。

1.2 PLG发展现状和趋势
随着计算机和微电子技术的发展,可编程逻辑控制器技术发展迅速,从原来的1位机发展到8位机。随着微处理器和微机技术在可编程序控制器中的应用和成熟,现代意义上的可编程序控制器逐渐形成,[8-9已进入20世纪80年代。随着大型和超大型集成电路等微电子技术的快速发展,以16位和32位处理器为核心的微机型可编程逻辑控制器也得到了快速发展,从而在可编程逻辑控制器的概念、设计和性价比上取得了新的突破。不仅在控制功能、功耗、体积、成本、可靠性、编程和故障检测方面有了显著提高,而且在远程输入输出、网络通信、数据处理和人机界面方面也取得了长足的进步。
概括起来,可编程控制器的发展经历了五个阶段:初级阶段、上升阶段、成熟阶段、快速发展阶段和开放标准化阶段。自从美国数字设备公司(DEC)在1969年开发出世界上第一台可编程控制器并成功应用以来,日本、西欧等国家也在1971年和1973年开发了自己的可编程控制器“3”。我国也于1974年开始对可编程控制器技术进行探索和研究,模仿美国生产的第二代可编程控制器,但由于当时技术条件的限制,无法推广。1977年,中国采用美国摩托罗拉公司(MOTOROLA Inc .)的8位MC14500集成芯片作为控制核心,成功研制出中国第一台具有实用价值的可编程控制器。直到那时,国内可编程控制器产品才开始大规模生产,并逐渐应用于工业生产控制过程中。然而,中国的可编程逻辑控制器技术研究起步较晚,与国外发达国家仍有较大差距。

第3章硬件设计和实现...........................................26-42
3.1外部电路...........................................26-28
3.2数字输入/输出模块...........................................28-31[/比尔/] 3.3模拟输入输出模块...........................................31-33 [/BR/] 3.4时钟和显示电路...........................................33-35 [/BR/] 3.5通信接口电路...........................................35-39 [/BR/] 3.6印刷电路板设计...........................................39-41
第四章个人电脑软件的设计与实现...........................................42-56
4.1 PL-指令文本处理...........................................42-43[/比尔/]4.2 PL-指令编码工具...........................................43-48[/溴/] 4.3套...........................................48-49
4.4 VB串行通信实现...........................................49-53
4.5上位机操作示例...........................................53-54
第五章下位机软件设计与实现................56-88
5.1 ADUC 831内存介绍和资源分配……56-59
5.2下层计算机通信软件设计................................59-71
5.3扩展功能模块的编程...........................................71-74
5.4可编程逻辑控制器指令解释器模块的设计与实现...........................................74-86
第6章软件调试和仿真...........................................88-92
6.1软件开发工具介绍...........................................88-89
6.2系统调试仿真...........................................89-92

第7章总结与展望

本设计的主要任务是利用高性能单片机开发一种开放性好、易于扩展的微可编程控制器。在认真研究和研究单片机控制技术、可编程控制器原理和应用的基础上,参考大量文献,构思出一种不限于硬件系统的单片机应用新方法。结合这一思想,本文设计并完成了一种基于ADUC831单片机的微可编程控制器。在认真分析单片机控制技术的应用途径和优缺点的基础上,提出了一种不完全依赖单片机硬件系统的新的应用方法,以摆脱单片机应用的编程瓶颈。
在认真研究传统可编程控制器体系结构和工作原理的基础上,提出了基于ADUC831高性能单片机的可编程控制器的总体设计方案,包括总体硬件设计和总体软件设计。在设计过程中,硬件电路的各项功能调试顺利通过,软件的基本功能通过调试和仿真得到验证。
经过合理的实验和测试,初步验证了系统的合理性和可行性。本文设计的控制器实现了微型可编程控制器的基本功能,满足了通用微型可编程控制器的应用要求。此外,控制器使用16位地址寻址,可寻址高达64K地址空,并可支持更多外围设备的扩展。此外,通过多台可编程控制器的级联指令扩展,可以满足一些大中型可编程控制器的应用要求。