基于PC104总线的嵌入式温度控制系统.doc

基于PC104总线的嵌入式温度控制系统温度在工业控制中是个很重要的参量,一个温控系统可以纯粹是个小型的控制温度的系统,也可以是整个大系统中的一个部分,但都需要用相应的硬件装置、机械设备和控制这些设备运行的软件来实现,而影响温度参量控制的主要因素也是来自这3个方面。但在具体设计时,这3个方面是相互约束又相互补充的,尤其是需要对温度瞬间的变化作出相应控制的系统,比如在某个温度区间里需要有什么样的控制精度、温度斜坡时间和温度均匀性等要求,在机械设备已经限制的情况下,可以通过对硬件电路和软件的设计来弥补。   很多温度控制系统中,一般选用单片机来实现,由于每种单片机一般都有各自的一套开发 工具,需要花费一定时间和精力去学****研究才能掌握,并且相关的硬件接口设计也比较复杂,而采用PC104作为核心中央处理器,则可将主要精力放在软件和接口的设计上,而且PC104的开发、维护和扩展都非常方便。PC104与通用的PC和PC/AT标准(IEEEP996)完全兼容,可以很快掌握其软、硬件的使用,而且他具备嵌入式控制的特殊要求:体积小、成本低、可靠性高、寿命长、编程调试方便,配以不同功能的板卡,为嵌入式应用提供了标准的系统平台。本文主要介绍了当前工控产品中比较广泛的PC104总线的硬件接口电路的设计以及软件设计,并把他作为一个嵌入式平台,运用到温度控制系统中,实现对温度参量的控制。    一、2PC104总线简介   由于普通PC机在工业现场控制中存在着体积庞大、功耗高、可靠性差等缺点,美国Ampro公司、德国Jeptec公司、瑞士的DigitalLogic公司等在1987年推出了PC104嵌入式模块,而严格意义的规范说明在1992年才公布,IEEE协会将IEEEP996作为PC和PC/A T工业总线规范,而把PC104定义为IEEEP9961,所以实质上PC104就是一种紧凑型的IEEEP996。   PC104总线是专门为嵌入式控制而定义的工业控制总线,其信号定义和ISA总线一致,但电 气规范和机械规范却完全不同,是一种优化的小型、堆栈式结构的嵌入式总线标准。PC104与ISA相比具有的一些独特的功能主要有:   ×,即96 mm×90 mm。   ,总线以“针”和“孔”形式层叠连接,即PC104总线模块之间总线的连接是通过上层的针和下层的孔相互咬合相连,这种层叠封装有极好的抗震性。,4 mA总线驱动即可使模块正常工作,每个模块的功耗大约1~2 W。    二、系统总体设计系统总体结构设计如图1所示    (一)硬件电路设计部分   此部分包括PC104CPU模块,该模块上主要有CPU芯片、DRAM内存、并口、串口、在板支持 可读写的固态盘、看门狗和实时时钟等,另外还有I/O模块、A/D模块、液晶显示模块、键盘输入模块和打印输出模块等。系统设计了一块基板,在其上面布上PC104总线,然后把PC104CP U模块、I/O模块、A/D模块等模块通过堆栈式连接方法构成一个完整的硬件系统。此方法的特点:他是在特定的I/O中插入嵌入式计算机而代替以往将I/O扩展板插入到计算机中的办法,他体现了嵌入式系统的设计方法。   在进行PC104接口