多MCU集散系统控制器的研究

摘要

随着工业生产过程复杂度的增加、集成度的提高和规模的扩大，集散控制系统(DCS)以集中管理和分散控制的方式满足增长的需求。应用计算机技术、通信技术和控制技术，集散控制系统能实现管理综合，风险分散，扩充方便等功能，提高工业控制系统的质量和效率。通过与现场总线、工业以太网等技术相结合，集散控制系统将向现场级分散、网络化、标准化等方面进一步发展。
　　 随着单片机技术的发展，单片机处理器的运算速度和存储器的存储空间得到了提升，可以装置脚本语言解释器，运行脚本语言程序，实现解释型单片机系统，扩大系统的应用范围。
　　 本文讨论一种面向小型控制系统的集散系统控制器，作为解释型单片机系统在嵌入式系统领域的新应用。
　　 根据集散控制系统结构和解释型单片机系统结构，集散系统控制器的硬件分为单片机最小系统、存储模块、显示控制模块和通信模块四个部分。通过元器件选型、原理图设计及印制电路板(PCB)制作，实现硬件系统。系统的控制核心是C8051F020单片机，SD卡作为脚本文件和系统信息的存储介质，触摸液晶显示模块用作显示系统信息和接收用户操作的人机交互界面，UART和MAX485实现通信模块。
　　 集散系统控制器的软件分为系统软件和应用软件两个部分。系统软件实现底层硬件驱动程序和应用程序接口(API)，SD卡的SPI方式读写和FAT文件系统管理，液晶模块的文字显示和用户输入，以及通信模块的通信协议。
　　 应用软件，即本文中的解释系统，具有集散系统控制器软件组态的功能。解释系统包括XML格式的脚本文件和解释器两个部分。XML格式脚本文件由表达、处理和数据三部分内容组成；解释器分为XML解析和程序解释两个部分。最后讨论提高解释系统速度的方法。
　　 基于解释型单片机系统的集散系统控制器，硬件实现方便，软件组态简单，易于扩充，适用于小型控制系统。建立在硬件层和系统软件层上的解释系统，对应用层业务逻辑的编写、更改、实现与移植更为灵活。

目录

文摘

英文文摘

插图索引

表格索引

1 绪论

1.1 课题研究目的及意义

1.2 国内外研究状况

1.3 本文主要内容

2 集散系统控制器硬件结构

2.1 系统结构

2.2 硬件总体设计

2.3 单片机最小系统

2.4 存储模块

2.5 显示控制模块

2.6 通信模块

2.7 印制电路板设计

2.8 本章小结

3 集散系统控制器软件结构

3.1 软件总体设计

3.2 单片机初始化

3.3 存储模块软件

3.4 显示控制模块软件

3.5 通信模块软件

3.6 本章小结

4 解释系统

4.1 解释系统设计

4.2 脚本文件

4.3 解释器

4.4 提高解释型单片机系统速度的方法

4.5 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢

附录 Configuration Wizard 2软件设置SFR