基于PIC单片机的AGC下位机系统设计及实现

摘要

随着国民经济的发展，各行业对板带材的精度提出了越来越高的要求，然而我国的许多中小型钢铁企业还沿用着比较陈旧的轧机，这些轧机都面临着控制设备改造。本文旨在设计出一种可以代替昂贵的西门子控制设备的基于微控制器的AGC系统。依据AGC控制器恶劣的工作环境，通过查询大量资料，比较了几种系列单片机的抗干扰性能，最终选定了PIC单片机进行AGC控制器的开发。同时，结合FPGA实现了增量式编码器数据接收，并提出了基于FPGA的绝对值编码器数据接收、解码的实现思路。
　　首先，从板带轧制系统对AGC控制器的需求入手，对单片机和模数转换芯片进行合理选型并论证基于单片机的AGC系统实现的可行性。为了进一步验证系统的动态指标，选取HCW650轧机模型为被控对象搭建实际电路模型，进行AD、DA闭环测试，采集实验数据证明系统的动态指标完全满足要求。
　　其次，选取FLEX10K系列FPGA完成增量式编码器的数据接收工作。鉴于增量式编码器输出的数据脉冲易受到干扰而造成错误计数的现象，编写FPGA程序时采用状态加减法实现。经QuartusII软件仿真和实际实验测试，FLEX10K10A完全能够完成对增量式编码器的数据接收任务，并能将相应的计数数据传递给单片机。
　　最后，提出了基于FLEX10K系列FPGA的绝对值编码器数据接收、解码实现思路。通过将数据接收、解码过程划分成为不同的子功能模块，可以有序的实现编码器数据采集工作。经过QuartusII软件开发平台进行了仿真，证明了功能模块划分思路的可行性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 基于微控制器的AGC系统研究目的

1.2 AGC控制器研发过程中的现存问题

1.3 课题的意义

第2章 下位机选型及模拟量闭环解决方案

2.1 AGC系统中下位机系统结构及配置

2.2 AGC系统下位机选型可行性论证

2.3 AGC系统下位机选型

2.4 基于PIC24FJ128GA010的模数转换解决方案

2.5 基于PIC24FJ128GA010的模拟量信号输出解决方案

2.6 模拟量输入、输出闭环电路实现及实验结果

2.7 本章小结

第3章 基于FPGA的增量式编码器数据接收仿真及实现

3.1 FPGA特点及相关开发工具

3.2 基于FPGA的增量式编码器数据接收模块解决方案

3.3 基于FPGA的增量式编码器脉冲计数模块的实现

3.4 基于Quartus II的增量式编码器数据接收模块时序仿真

3.5 FPGA与单片机通讯时序的制定及其实现

3.6 实际运行结果

3.7 本章小结

第4章 基于FPGA的绝对值编码器数据接收模块的程序仿真

4.1 绝对值编码器在AGC系统中的作用

4.2 绝对值编码器选择及其技术指标

4.3 基于FPGA的编码器数据接收可行性论证

4.4 FPGA与编码器接口电路实现

4.5 SSI协议相关内容

4.6 基于FLEX10K10A的编码器数据接收实现

4.7 基于QuartusII的编码器数据接收解决方案时序仿真

4.8 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

作者简介