【正文】 C 開發(fā)流程圖 界面通信軟件實(shí)現(xiàn) 該軟件主要包括串口的初始化讀取串口數(shù)據(jù)并顯示繪制曲線并保存溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控和坐標(biāo)軸的移動(dòng)幾部分具體流程圖如圖 59 所示 初始化串口 利用 ClassWizard為 CTemCurve類添加消息處理函數(shù) WM_CREATE利用該函數(shù)來實(shí)現(xiàn)串口的初始化在串口初始化中選擇 PC 上面的端口 COM1 設(shè)置波特率為9600 無校驗(yàn) 8 個(gè)數(shù)據(jù)位 1 個(gè)停止位另外通過實(shí)際的需要來設(shè)定輸入輸出緩沖區(qū)大小本文中都采用 1024最后調(diào)用 SetTimer時(shí)會(huì)生成一個(gè)定時(shí)器來完成對(duì)溫度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控 2 讀取保存串口發(fā)送過來的數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)形式轉(zhuǎn)化 本論文采用的是事件驅(qū)動(dòng)法實(shí)現(xiàn)串口通信的就是有事件產(chǎn)生時(shí)執(zhí)行 OnComm里定義的函數(shù)如接收事件發(fā)送事件等特點(diǎn)是對(duì)程序的響應(yīng)及時(shí)可靠性高代碼見附錄主要用于接收保存串口的數(shù)據(jù)由于 PC機(jī)從單片機(jī)中接收到的是 16進(jìn)制的數(shù)據(jù)而在 VC 中沒有直接將 16 進(jìn)制轉(zhuǎn)變 10 進(jìn)制的函數(shù)所以自定義并調(diào)用 TransDec 函數(shù)來 完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換 3 在 OnPaint 函數(shù)中實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)軸的繪制及溫度動(dòng)態(tài)曲線圖的保存 為了便于操作人員觀察溫度跟時(shí)間的關(guān)系在坐標(biāo)區(qū)域內(nèi)繪制了平行于坐標(biāo)軸的等距線它主要由 Draw 函數(shù)實(shí)現(xiàn)的該函數(shù)包括的幾個(gè)子函數(shù)具有基本框架設(shè)計(jì)坐標(biāo)軸繪制曲線繪制等功能其具體函數(shù)由于實(shí)現(xiàn)代碼很多顧不在此詳述 4 實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控和坐標(biāo)軸的移動(dòng) 為了更好的顯示溫度曲線要不間斷的對(duì)它進(jìn)行數(shù)據(jù)采集在程序中通常是定義一個(gè)定時(shí)器來完成此操作定時(shí)器代碼見附錄最后運(yùn)行后的程序曲線會(huì)隨時(shí)間一秒一秒的向左移動(dòng) PC 界面 PC 的界面設(shè)計(jì)上 應(yīng)用 MFC 庫(kù)．它作為 c 類的一個(gè)集合和應(yīng)用程序框架主要用于創(chuàng)建 Microsoft Windows應(yīng)用程序這個(gè)類的集合將 c語言擴(kuò)展為包括創(chuàng)建基于 Windows的應(yīng)用程序所需的大部分基本結(jié)構(gòu)單元一些重要的 MFC類包括應(yīng)用程序體系結(jié)構(gòu)類用戶界面類數(shù)據(jù)庫(kù)類 Inter 類 [13]等它的優(yōu)勢(shì)在于可以減少開發(fā)周期使代碼更加簡(jiǎn)結(jié)在保證了編程的隨意性和方便性的情況下在用戶界面的設(shè)計(jì)上提供了大量的技術(shù)主要優(yōu)點(diǎn)是 1 應(yīng)用程序的開發(fā)平臺(tái)在上面建立自己需要的應(yīng)用程序 2 兼容了以前版本的 MFC 和新的 c 類 3 兼容性很好的 c 源代碼庫(kù) 4 與 Visual c 集成 本論文就是基于 VC 的 MFC 編制可視化界面來進(jìn)行通信顯示的 [14]其中系統(tǒng)總界面的功能設(shè)置為三個(gè)大部分系統(tǒng)設(shè)置選擇智能節(jié)點(diǎn)控制方法右邊的 View 框里主要顯示溫度的動(dòng)態(tài)曲線詳細(xì)設(shè)計(jì)如下 1 系統(tǒng)設(shè)置一欄包括開始顯示停止顯示和報(bào)警設(shè)置三部分其中的報(bào)警設(shè)置可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定報(bào)警的上限和下限溫度值 2 選擇智能節(jié)點(diǎn)一欄包括所需要顯示的溫度節(jié)點(diǎn)的具體曲線 3控制方法一欄里設(shè)置積分分離的 PID控制法點(diǎn)擊會(huì)出現(xiàn)初始參數(shù)輸入對(duì)話框用來設(shè)定比例系數(shù)微分系數(shù)積分系數(shù)的值輸入?yún)?shù)后即可顯示最終曲線 實(shí) 驗(yàn)的調(diào)試方法 PID控制算法所采用的積分分離 PID其中最重要的就是進(jìn)行參數(shù)的整定本系統(tǒng)中應(yīng)用的是可靠性高的經(jīng)驗(yàn)法即根據(jù)實(shí)際情況來進(jìn)行嘗試參數(shù)直到達(dá)到理想的控制效果這個(gè)步驟雖然繁瑣但是不缺有效性因?yàn)閷?shí)驗(yàn)出真知這比模糊控制里需要設(shè)置復(fù)雜的控制規(guī)律要顯得簡(jiǎn)單易行具體的步驟為 1 首先設(shè)定設(shè)定比例作用保證其穩(wěn)定性即使積分時(shí)間無窮微分作用為零這時(shí)調(diào)整比例系數(shù) Kp 調(diào)高 Kp 的值來防止曲線波動(dòng)過頻降低 Kp 值來減少超調(diào)量 2調(diào)節(jié) Ti逐漸增大 Ti的值來調(diào)節(jié)曲線的形狀如果曲線在理想值兩邊變化過大則應(yīng)該增大 Ti 的值如果偏離理想值一直 回歸不了則要減小 Ti 值 3 調(diào)節(jié) Td 值將它的值設(shè)定為 025 倍的 Ti 值逐漸調(diào)大 Td 值如果偏離理想溫度多大且緩慢回位則要增大 Td 如果偏離理想值過大則要減小 Td 通過理論和實(shí)際的調(diào)試經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)總的規(guī)律就是如果系統(tǒng)響應(yīng)在控制作用后很緩慢的變化且大幅度震蕩的話那么就是積分作用大如果系統(tǒng)反應(yīng)過于靈敏波動(dòng)性很大的話那么就可能是微分作用過大這時(shí)調(diào)節(jié) Td 的值如果存在中頻的震蕩可能是比例設(shè)置的問題這樣經(jīng)過反復(fù)調(diào)整直至達(dá)到理想標(biāo)準(zhǔn) 53 小結(jié) 本章給出了溫控系統(tǒng)各個(gè)部分的軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了 PC 界面顯示并最終利用經(jīng)驗(yàn)法調(diào)試系統(tǒng)得到比較好的 實(shí)驗(yàn)效果 結(jié)論 本文在自動(dòng)控制理論的基礎(chǔ)上分析 CAN總線的原理和通信機(jī)制設(shè)計(jì)了以 CAN總線為通信媒體微處理器 ARMSTM32F103為控制主體基于 PC可視化界面的溫控系統(tǒng) CAN總線的多主形式使得本系統(tǒng)的多節(jié)點(diǎn)控制成為現(xiàn)實(shí)下位機(jī)所用的 ARM既解決了 16位單片機(jī)的指令和功能簡(jiǎn)單的缺陷又解決了 32位高端處理器又價(jià)格昂貴性價(jià)比低的問題 STM32 是一款介于兩者之間的在性能成本功耗上面的最優(yōu)另外MFC 的界面設(shè)計(jì)具有開發(fā)周期短代碼簡(jiǎn)結(jié)編程自由度高的優(yōu)點(diǎn)使得人機(jī)交互界面很好的實(shí)現(xiàn) 本文的主要工作是 1 基于 ARM 的下位機(jī)現(xiàn) 場(chǎng)溫度智能節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 2 作為 PC 與 CAN 總線之間的橋梁 RS232 跟 CAN 的轉(zhuǎn)換器模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 3 上位機(jī)的串口通信函數(shù) MFC 可視化界面顯示的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 4 經(jīng)過軟硬件調(diào)試后得到了預(yù)期的顯示效果 雖然本文中最終達(dá)到了一定的控制效果但是系統(tǒng)仍有些需要改進(jìn)的方面 1溫度控制算法的研究一般的工控領(lǐng)域普通 PID算法就可以滿足要求但是在一些精度要求特別高的場(chǎng)合就需要研究一些智能的控制算法 2 隨著嵌入式的發(fā)展可以將最終的 PC 顯示控制轉(zhuǎn)換為嵌入式的開發(fā)但是現(xiàn)在 Linux QT 資源不如 MFC 成熟故這一塊的應(yīng)用還不是很 廣 致謝 非常感謝鞠曉君老師在我大學(xué)的最后學(xué)習(xí)階段畢業(yè)設(shè)計(jì)階段給自己的指導(dǎo)從最初的定題到資料收集到寫作修改到論文定稿她給了我耐心的指導(dǎo)和無私的幫助為了指導(dǎo)我們的畢業(yè)論文她們放棄了自己的休息時(shí)間她們的這種無私奉獻(xiàn)的敬業(yè)精神令人欽佩在此我向她們表示我誠(chéng)摯的謝意同時(shí)感謝所有任課老師和所有同學(xué)在這四年來給自己的指導(dǎo)和幫助是他們教會(huì)了我專業(yè)知識(shí)教會(huì)了我如何學(xué)習(xí)教會(huì)了我如何做人正是由于他們我才能在各方面取得顯著的進(jìn)步在此向他們表示我由衷的謝意并祝所有的老師培養(yǎng)出越來越多的優(yōu)秀人才桃李滿天下 通過這一階段的努力我的畢 業(yè)論文《基于 CAN 總線的溫度測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)》終于完成了這意味著大學(xué)生活即將結(jié)束在大學(xué)階段我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益非淺這除了自身的努力外與各位老師同學(xué)和朋友的關(guān)心支持和鼓勵(lì)是分不開的 在本論文的寫作過程中我的導(dǎo)師鞠曉君老師傾注了大量的心血從選題到開題報(bào)告從寫作提綱到一遍又一遍地指出每稿中的具體問題嚴(yán)格把關(guān)循循善誘在此我表示衷心感謝同時(shí)我還要感謝在我學(xué)習(xí)期間給我極大關(guān)心和支持的各位老師以及關(guān)心我的同學(xué)和朋友 寫作畢業(yè)論文是一次再系統(tǒng)學(xué)習(xí)的過程畢業(yè)論文的完成同樣也意味著新的學(xué)習(xí)生活的開始我將銘記我曾是一名南山學(xué) 子在今后的工作中把南山的優(yōu)良傳統(tǒng)發(fā)揚(yáng)光大 感謝各位專家的批評(píng)指導(dǎo) 參考文獻(xiàn) [1]王再英劉淮霞陳毅靜．過程控制與儀表．機(jī)械工業(yè)出版社 2020． 1． [2]程亞國(guó)．現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與控制系統(tǒng)．江漢石油科技 202020 2 4142． [3]黃友銳曲立國(guó)． PID 控制器參數(shù)整定與實(shí)現(xiàn)．科學(xué)出版社 2020． 1． [4]陶永華尹怡欣葛蘆生．新型 PID 控制及其應(yīng)用．機(jī)械工業(yè)出版社 1998． 1． [5]沈洪垚傅建中陳子辰．基于 ARM 和 DS18B20 的數(shù)字測(cè)溫系統(tǒng)．機(jī)電工程出版社 2020． 22 11 51． [6]老虎工 作室張瑾張偉．電路設(shè)計(jì)與制版 Protel 99SE 入門與提高人民郵電出版社 2020． 7． [7]趙德安．單片機(jī)原理與應(yīng)用．北京機(jī)械工業(yè)出版社 2020． 9． [8]李朝青劉艷玲沈怡麟．單片機(jī)與 PC 機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)．北京航空航天大學(xué)出版社 2020． 2． [9] 杜春雷． ARM 體系結(jié)構(gòu)與編程．清華大學(xué)出版社 2020． 2． [10] 徐寶文李志． C 程序設(shè)計(jì)語言．機(jī)械工業(yè)出版社 2020． 1． [11] 龔建偉熊光明． Visual CTurbo C 串口通信編程實(shí)踐．電子工業(yè)出版社 2020． 10． [12] Jeff Prosise 北京博彥科技發(fā)展有限公司． MFC Windows 程序設(shè)計(jì)．清華大學(xué)出版社． [13] Microsoft Corporation．全面掌握 Microsoft Visual C60 MFC 應(yīng)用程序開發(fā)．清華大學(xué)出版社 2020． 1． [14] 孫鑫余安萍． VC 深入詳解．電子工業(yè)出版社 2020． 6． 附錄 附錄 APID 算法的計(jì)算部分 Unsigned int PIDCalc struct PID ppunsigned int NextPoint Unsigned int dErrorError Error pp SetPointNextPoint 偏差 pp SumError Error 積分 dError pp LastErrorpp PrevError 當(dāng)前微分 pp PrevError pp LastError pp LastError Error return pp Proportion Error 比例項(xiàng) pp Integralpp SumEror 積分項(xiàng) PP DerivativedError 微分項(xiàng) 附錄 BCAN 接口的軟件設(shè)計(jì) 1CAN 初始化 1CAN 外圍寄存器初始化 CAN_Definit 設(shè)置 CAN 外圍的寄存器為系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置 2CAN 內(nèi)核的配置 CAN_InitStructureCAN_TTCM DISABLE 禁止時(shí)間觸發(fā)通信模式 CAN_InitStructureCAN_ABOM DISABLE 對(duì) CAN_MCR 寄存器的 INRQ 位進(jìn)行置1 隨后清 0 如果檢測(cè)到 128 次 11 位連續(xù)的隱性位就退出離線狀態(tài) CAN_InitStructureCAN_AWUM DISABLE 清除 CAN_MCR寄存器的 SLEEP位來自動(dòng)喚醒睡眠模式 CAN_InitStructureCAN_NART ENABLE CAN 報(bào)文發(fā)送 1 次不管發(fā)送的結(jié)果如何成功出錯(cuò)或仲裁丟失 CAN_InitStructureCAN_RFLM DISABLE 在接收溢出時(shí) FIFO 未被鎖定當(dāng)接收FIFO 的報(bào)文未被讀出下一個(gè)收到的報(bào)文會(huì)覆蓋原有的報(bào)文 CAN_InitStructureCAN_TXFP DISABLE FIFO 優(yōu)先級(jí)由報(bào)文的標(biāo)識(shí)符來決定 3CAN 工作模式的設(shè)置 CAN_InitStructureCAN_Mode CAN_Mode_Normal CAN 硬件工作在正常模式 CAN_InitStructureCAN_SJW CAN_SJW_1tq 重新同步跳躍寬度 1 個(gè)時(shí)間單位 CAN_InitStructureCAN_BS1 CAN_BS1_8tq 時(shí)間段 1 為 8 個(gè)時(shí)間單位 CAN_InitStructureCAN_BS2 CAN_BS2_7tq 時(shí)間段 2 為 7 個(gè)時(shí)間單位 CAN_InitStructureCAN_Prescaler 9 pclk1 187 9 If TxMessage IDE CAN_ID_STD TxMessage StdId u32 0x000007FF TxMessage StdId TxMessage StdId 21 CAN sTxMailBox[TransmitMailbox]TIR TxMssage StdIdTxMessage IDETxMessage RTR else TxMessage ExtId 3 CAN sTxMailBox[TransmitMailbox]TIR TxMessage ExtIdTxMessage IDETxMessage RTR 2 設(shè)置 DLC TxMessage DLC u8 0x0000000F C