基于硬件构件方法的气体阀控制器的开发

论文摘要

苏州工业园区汇集了众多集成电路(IC)生产企业,IC生产车间中常用到气体的流通来控制某个执行机构满足生产线上特定的需要。而人为地打开关闭控制气体流通的气体阀在时间的把握上有一定的难度,因此,进行气体阀的自动控制具有实际意义。本项目是受苏州工业园区某IC生产企业委托开发的。该项目从IC生产车间的实际需求出发,自主研制了气体阀自动控制系统,至2008年9月安装在IC生产线上186套设备已稳定运行6个月,得到了用户好评。气体阀控制系统的硬件部分以Freescale公司的MC68HC908GP32微控制器为核心,包含显示时间的数码管模块、设定时间的按键开关模块、指示系统状态的指示灯模块、控制执行机构运行的光电隔离及继电器控制模块、给系统供电的电源模块。软件部分在完成MCU系统初始化、定时器和Flash在线编程等内部模块以及数码管、按键开关、指示灯和继电器等外部模块驱动程序的基础上,根据用户的功能需求,完成的主控软件的设计。为了方便参数的设定,课题还完成了手持编程器的设计。手持编程器的硬件以Freescale公司的MC68HC908LJ12微控制器为核心设计,包含液晶显示、按键及通信等部分,已经用于实际的参数设定中。在系统设计中,充分应用嵌入式软件工程中硬件构件的概念,按照面向硬件构件的设计原则,进行硬件、软件设计,提高了系统的可维护性与可移植性;充分利用用户模式下的Flash在线编程,实现断电自动恢复,提高了系统健壮性;应用内部看门狗技术,有效处理程序跑飞问题,实现程序跑飞后能恢复正常,实现系统的不间断运行,提高了系统的稳定性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 基本概念及开发背景
• 1.1.1 基本概念
• 1.1.2 开发背景
• 1.2 本文课题目标及主要工作
• 1.2.1 本课题的实现目标
• 1.2.2 本文的主要工作
• 1.3 论文结构
• 第二章 系统总体设计及相关硬件部分概要
• 2.1 嵌入式系统设计的过程
• 2.2 系统功能分析及体系结构设计
• 2.2.1 系统功能分析
• 2.2.2 体系结构设计
• 2.3 相关硬件部分概要
• 2.3.1 数码管工作原理
• 2.3.2 光电隔离工作原理
• 2.3.3 电磁式继电器工作原理
• 2.3.4 电磁阀工作原理
• 2.4 本章小结
• 第三章 气体阀控制器系统硬件设计
• 3.1 气体阀控制器硬件系统的设计实现
• 3.1.1 硬件构件方法的概述
• 3.1.2 基于硬件构件的系统硬件原理图的设计实现
• 3.1.3 基于硬件构件的PCB设计实现
• 3.2 气体阀控制器系统硬件选型
• 3.3 气体阀控制器系统硬件电路设计
• 3.4 系统硬件测试及体会
• 3.5 本章小结
• 第四章 气体阀控制器系统的软件设计
• 4.1 系统中底层构件的实现
• 4.1.1 底层构件的概述
• 4.1.2 基于硬件构件的底层软件设计原则
• 4.2 系统硬件构件的软件设计
• 4.2.1 系统内部模块底层构件设计
• 4.2.2 系统外部模块底层构件设计
• 4.3 嵌入式底层软件的测试
• 4.4 嵌入式底层软件的设计体会
• 4.5 本章小结
• 第五章 手持编程器
• 5.1 硬件设计
• 5.2 软件设计
• 5.2.1 串行通信协议设计
• 5.2.2 SCI通信程序设计
• 5.2.3 Lcd显示模块程序设计
• 5.2.4 菜单按键整体流程设计
• 5.2.5 手持编程器整体程序设计
• 5.3 手持编程器的使用
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录A GP32的结构框图
• 附录B 最小系统电路原理图
• 附录C 末铺铜的系统PCB图
• 附录D 气体阀控制器系统实物图
• 附录E 主函数的C语言程序代码
• 致谢