嵌入式技术在微波设备中的应用研究——在片系统C8051F005的应用

摘要

本文是将C8051F005芯片应用到微波化学专用设备、构成嵌入式控制系统的应用工作总结。它应用嵌入式控制技术和红外测温技术，有效构建了完整的闭环恒温控制系统。从而提高设备的自动化程度和温控精确，提升了设备控制性能。该系统具有很高的性价比，可推广应用到中、小功率的微波设备中。 深入研究了微波化学的发展现状、C8051F005嵌入芯片的技术性能、以及嵌入式系统构建的软、硬件设计方法。针对本专用设备的需求特点，独立完成了项目中的所有软/硬件控制系统设计工作。即：应用系统的整体控制方案设计；嵌入系统的电路以及印制板设计；应用软件的系统设计和编程；器件的选型和采购；印制板的装配和调试；程序的功能模块调试与系统集成；以及软/硬件的联动调试和修改等设计、调试工作。所获的主要结论有： 1.红外测温技术结合嵌入式控制技术能有效地提高微波化学专用设备的温控精度和自动化程度。实现实时性的闭环恒温控制功能。 2.嵌入芯片C8051F005是一款完全的集成混合信号在片系统，有多路模拟外设和数字外设的接口功能，允许用户通过交叉开关根据特定应用选择I/O端口引脚和所需数字资源的功能组合，构建高性价比的嵌入式控制系统。 3.运用时分多任务程序结构构建系统控制软件，解决外设响应慢对实时系统地制约，从而提高程序执行效率。该体系结构亦有清晰的时序控制结构，有助于对软件系统程序地理解、维护和复用。 4.运用多重软、硬件抗干扰措施，有效解决了强干扰环境下，嵌入系统的可靠工作问题。

目录

文摘

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第1章 引言

1.1微波化学的应用概述

1.2微波化学原理

1.3微波化学技术的发展状况

1.4项目来源与意义

1.4.1项目来源

1.4.2研究意义

1.5需求说明与分析

1.6可行性分析

1.6.1研制方案的体系结构

1.6.2风险评估

第2章嵌入系统的应用研究

2.1嵌入式系统的研究

2.1.1发展现状及研究

2.1.2嵌入系统的设计原则

2.1.3嵌入系统的软件特点

2.2 C8051F005芯片的应用研究

2.2.1 CIP-51的内核技术

2.2.2引脚的可编程配置功能

2.2.3增强的控制功能

2.2.4 JTAG接口功能

2.2.5模、数电路的混合集成

2.3项目的系统方案构建

第3章系统设计

3.1硬件系统设计

3.2红外测温技术应用

3.2.1红外测温原理

3.2.2应用原则

3.3前、后向通道设计

3.3.1模拟输入通道设计

3.3.2模拟输出通道设计

3.3.3数字通道设计

3.4嵌入式应用软件研究

3.4.1模块化设计

3.4.2时钟片多线程技术的应用研究

3.5 PID算法的应用

3.5.1数字PID算法求导

3.5.2 PID应用设计

3.6剔除极值的排序算法设计

3.7键盘接口的应用设计

3.7.1硬件结构设计

3.7.2利用状态图分析、设计键值处理程序

3.7.3特点

第4章 EMC的应用研究

4.1设计原则

4.2硬件的EMC设计

4.2.1输入、输出通道的EMC设计

4.2.2电源的EMC设计

4.3印制电路板的EMC设计

4.3.1工艺布局设计

4.3.2电源线与地线的处理

4.3.3合理配置印制板

4.3.4配置去耦电容

4.4软件的EMC设计

4.4.1数字滤波方法

4.4.2软件容错设计

4.4.3故障处理

4.5总装工艺的EMC设计

第5章 系统集成调试和项目展望

5.1 SPI串行接口的硬件调试

5.2 PID的参数确定

5.3项目展望

5.3.1实现与PC上位机的通讯连接

5.3.2液晶显示替换LED

第6章结论

附录

参考文献

致谢