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基于PC104总线的嵌入式温度控制系统

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来源: 作者: 2018-10-30 11:36:24

基于PC104总线的嵌入式温度控制系统

导读:

介绍了PC104总线标准及他的应用特点,阐述了控制系统的硬件接口电路设计和软件设计的 总体方案以及该方案应用于温控系统中的良好控制效果。

1引言  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习研究才能掌握,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。  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:  (1)小尺寸结构标准PC104模块的机械尺寸是3.6英寸3.8英寸 ,即96 mm90 mm。  (2)堆栈式连接去掉总线底板和插板滑道,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。  (3)降低总线驱动电流减少元件数量和电源消耗,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。  3系统总体设计  系统总体结构设计如图1所示。

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