【正文】 業(yè)設(shè)計說明書，整理文檔資料，答辯。系統(tǒng)主要由被控對象（電熱爐） 、溫度控制器和客戶瀏覽器三部分組成?？蛻魹g覽器完成溫度顯示和參數(shù)設(shè)置的功能，通過以太網(wǎng)，將設(shè)置參數(shù)（恒溫值、PID 參數(shù)）傳送給 BL2022，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。它可以很容易地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的監(jiān)視控制?，F(xiàn)在單片機(jī)也開始向互連網(wǎng)方向發(fā)展，以求實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。 Wildcat 為 OEM 設(shè)計者提供了低成本、高性能的單板計算機(jī)以實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)接入。BL2022 系列的編程使用工業(yè)級的 ZWord 的 Dynamic C 軟件開發(fā)系統(tǒng)。應(yīng)用動態(tài) C 進(jìn)行軟件開發(fā)，無需仿真器和編程器，開發(fā)成本大大降低。因此，對于本課題的研究可以更深刻全面的把所學(xué)知識融會貫通，對于自動化專業(yè)的學(xué)生是一個難得的實(shí)踐。對于最常見的應(yīng)用，BL2022 和 BL2020 模塊包含 4 通道 12位 A/D 輸入，5 通道雙功能輸入，以及 2 通道 12位 D/A 輸出。帶有 10Base－以太網(wǎng)口的系統(tǒng)可以直接通過網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行控制和監(jiān)視，能夠?qū)h(yuǎn)端設(shè)備開放接口，能夠提供網(wǎng)頁服務(wù)，還能夠發(fā)送 。 Dynamic C 概述Dynamic C 是一個專門為 ZWorld 產(chǎn)品創(chuàng)建的集成的 C 編譯器、編輯器、鏈接器、裝載器和調(diào)試器。標(biāo)準(zhǔn) C 函數(shù)庫，特定板的外圍驅(qū)動，芯片外圍設(shè)備，以及其他的性能以源代碼的形式包含在 Dynamic C 中。同時支持顯示堆棧自動變量和參數(shù)的名稱和值；(2)增強(qiáng)表達(dá)式監(jiān)視在鍵入結(jié)構(gòu)體名字后，其值能夠以樹形結(jié)構(gòu)顯示。支持編譯模式下設(shè)置斷點(diǎn)；(4)運(yùn)行目標(biāo)鎖定如果程序沒有被改變，允許不經(jīng)編譯和下載，重進(jìn)編譯模式。溫度控制電路廣泛應(yīng)用干社會生活的各個領(lǐng)域，如家電、汽車、材料、電力電子等，常用的控制電路根據(jù)應(yīng)用場合和所要求的性能指標(biāo)有所不同。模糊控制適應(yīng)大慣性和純延滯后系統(tǒng)，不需要知道系統(tǒng)的精確信息，與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，能向自適應(yīng)的方向發(fā)展。它可以很容易地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的監(jiān)視控制。湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文5第 2 章 系統(tǒng)總體方案的確定 系統(tǒng)設(shè)計的要求本課題研究基于以太網(wǎng)的爐溫遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計。 總體方案的確定本次課題的基本任務(wù)是研究基于以太網(wǎng)的爐溫遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計，能遠(yuǎn)距離對電熱爐的溫度實(shí)施有效控制。這種設(shè)計模式整個系統(tǒng)分為兩大部分——服務(wù)器部分和客戶機(jī)部分。Web 服務(wù)器接到瀏覽器的請求后，把 URL 轉(zhuǎn)換成頁面所在服務(wù)器上的文件路徑名，把指向的 HTML文檔及用戶編寫的一些小應(yīng)用程序（applet）、如 CGI 或 ASP 等程序送到瀏覽器，在瀏覽器所在機(jī)器上顯示和執(zhí)行。系統(tǒng)以嵌入式 Webserver 技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合Rabbit 2022 的網(wǎng)絡(luò)通信功能，利用現(xiàn)有的以太網(wǎng)技術(shù)(如HTTP、CGI 等)，將采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過網(wǎng)頁的形式，提供給遠(yuǎn)程用戶使用。 Rabbit Web程序是湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文7一段運(yùn)行在Web 服務(wù)器上的程序，可以是可執(zhí)行文件，也可以是腳本文件。與它配套的是擴(kuò)展的ZHTML腳本語言，用ZHMTL 腳本語言編寫動態(tài)網(wǎng)頁，也非常容易，這將在后面的程序設(shè)計中詳細(xì)介紹。Rabbit Web程序可以動態(tài)地產(chǎn)生 HTML 網(wǎng)頁，因此可將實(shí)時采集到的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)頁發(fā)回給客戶機(jī)Rabbit Web通常是客戶機(jī)與服務(wù)器中其它程序進(jìn)行信息傳遞與溝通的橋梁。利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)嵌入式 WebServer,大體可有以下三種形式:① MCU+專用網(wǎng)絡(luò)芯片，如 E155Webchip PS2022 等。emGateway 通過 RS23RS48CAN 等輕量級總線與外設(shè)聯(lián)系起來，每個外設(shè)的應(yīng)用程序中包含一個獨(dú)立的通信任務(wù)，稱為emMicro，監(jiān)測嵌入式設(shè)備中預(yù)先定義的各個變量，并將結(jié)果反饋到 emGateway 中；同時 emMicro 還可以解釋 emGateway 的命令，修改設(shè)備中的變量或進(jìn)行某種控制。顯然以上方案中，以“MCU 直接實(shí)現(xiàn)形式”的硬件結(jié)構(gòu)最為簡潔，不失為首選方案。當(dāng)然，用戶也可以根據(jù)需要附加其它的協(xié)議功能。用戶只需對應(yīng)添加相關(guān)芯片及輔助設(shè)施（如電源、用戶所需外設(shè)等）即可；而軟件的實(shí)現(xiàn)，由于 BL2022 系列芯片得到 Dynamic C 編譯器的支持以及實(shí)現(xiàn) TCP/IP 所需的庫文件 ，因此只要會用 C 語言就可以進(jìn)行開發(fā)。define TCPCONFIG 1memmap xmemuse main( ){sock_init( )?？梢钥吹嚼?Dynamic C 提供的 TCP/IP 協(xié)議包，用戶可以輕松建立起 TCP/IP 通信。HTTP 服務(wù)器實(shí)現(xiàn)的程序主體框架如下：基于以太網(wǎng)的電熱爐遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)10define TCPCONFIG 1memmap xmemuse use main( ){sock_init( )。} }第 3 章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 系統(tǒng)硬件的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計圖 為一種采用熱電偶為溫度檢測元件的單板機(jī)溫度控制系統(tǒng)原理圖。③爐溫變化規(guī)律控制，即確定溫度時間變化關(guān)系的控制算法。對于最常見的應(yīng)用，BL2022 和 BL2020 模塊包含 4 通道 12 位 A/D 輸入，5 通道雙功能輸入，以及 2 通道 12 位 D/A 輸出。圖 BL2022 內(nèi)部硬件框圖所有的 BL2022 系列模塊可以使用恰當(dāng)?shù)妮o助硬件通過以太網(wǎng) /互連網(wǎng)進(jìn)行編程和調(diào)試。湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文13圖 BL2022 外部端子圖 溫度檢測元件和變送器設(shè)計溫度檢測和變送器的類型選擇與被控溫度及精度等級有關(guān)。例如，若溫度測量范圍為400～1000℃ ，則熱電偶輸出為 ～，毫伏變送器零點(diǎn)遷移后輸出 0～10MA范圍的電流。晶閘管開關(guān)控制方式有兩種：相位控制和過零控制。ALM311+5V1MC14528411Q1Q2單 穩(wěn) 態(tài)觸 發(fā) 器 74LS00J9OUT0TIL117+5V+12V加 熱 絲~220V基于以太網(wǎng)的電熱爐遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)14圖 過零觸發(fā)電路圖系統(tǒng)采用 MC14528 光耦觸發(fā)驅(qū)動器實(shí)現(xiàn)對功率晶閘管的觸發(fā)導(dǎo)通。BL2022OUT0輸出能控制晶閘管通斷時間的脈沖信號。這種控制規(guī)律在相當(dāng)多的工業(yè)生產(chǎn)過程中能得到比較滿意的結(jié)果。盡管憑借單片微機(jī)的優(yōu)勢，計算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)取代了模擬控制系統(tǒng)，但是，在長期生產(chǎn)實(shí)踐中，模擬 PID 控制算法所積累的經(jīng)驗并未被人民們遺忘，而是被廣泛地應(yīng)用到計算機(jī)控制系統(tǒng)中來，形成了一種新型 PID 控制方式，稱之為數(shù)字 PID 控制 [3]。根據(jù)輸出控制增量△u n ,可求出本次控制輸出為 un = un1 +△u n =un1 + PP + PI +PD由于電阻爐一般都屬于一階對象和帶滯后的一階對象，所以式中 KP ，K I 和 KD 的選擇取決于電阻爐的階躍響應(yīng)特性和實(shí)際經(jīng)驗，工程上已經(jīng)積累了不少行之有效的參數(shù)整定方法。下面對 PID 運(yùn)算加以說明：① 所有的數(shù)都變成定點(diǎn)純小數(shù)進(jìn)行處理。④ 輸出控制量 UN 的限幅處理。對于模擬 PID 調(diào)節(jié)器來說，參數(shù)整定就是根據(jù)加工工藝對控制性能的要求，對系統(tǒng)的比例系數(shù) KP、積分時間 TI 和微分時間 TD 的選擇和確定。增加 KP，可提高系統(tǒng)動作的靈敏度，加快調(diào)節(jié)速度。積分時間 TI 對系統(tǒng)性能的影響和作用如下。②對穩(wěn)態(tài)特性的影響，積分控制可以消除系統(tǒng)靜態(tài)誤差，提高系統(tǒng)控制精度。 但若 TD 值偏大或偏小，反而會誘發(fā)超調(diào)量增加和加長調(diào)節(jié)時間。(4)采樣周期 T在計算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)中，采樣周期 T 是一個重要的參量。而從控制性能的角度來考慮，則希Ts??2?望采樣角頻率 盡可能的高，即采樣周期 T 盡可能的小。s?在數(shù)字控制系統(tǒng)中，參數(shù)的整定是十分重要的，控制系統(tǒng)參數(shù)整定的好壞直接影響調(diào)節(jié)品質(zhì)。 采樣周期 T 的確定從理論上講，采樣頻率越高，失真越小。 影響 T 的因素有以下幾個方面。主要是與被控對象的純滯后及時間常數(shù) 有關(guān)。④ 控制的回路數(shù)。周期的選擇方法有兩種，一種是計算法，一種是經(jīng)驗法。根據(jù)人們在工作實(shí)踐中積累的經(jīng)驗以及被控對象的特點(diǎn)、參數(shù)，先粗選一個采樣周期 T，送入計算機(jī)控制進(jìn)行試驗，再根據(jù)對被控對象的實(shí)際控制效果，反復(fù) T，直到滿意為止。在設(shè)計中我們利用 BL2022 本身擁有的 A/D 轉(zhuǎn)換接口和數(shù)字 I/O 口輸出函數(shù)，進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換和輸出高電平或低電平。函數(shù)的返回值是相對于某個模擬輸入通道電壓的一個值。在這里用out0作為輸出。定時器定時有一個麻煩，那就是要編寫定時中斷服務(wù)程序。其中SEC_TIMER 被預(yù)置為與實(shí)時時鐘同步，讀數(shù)據(jù)和時間時，讀 SEC_TIMER 比讀實(shí)時時鐘更容易訪問。即通過它與以前某個時候的值進(jìn)行比較，看是否到相差 5000，如果等于或大于 5000，也就是說 5S 定時已到，重新采樣 A/D 轉(zhuǎn)換值。void main( ){unsign long sj1。wd1=0。 sj1=MS_TIMER。 /*重新賦時刻值*/wd1=anaIn(1)。else if(u(0)0) u(0)=0。e(1)=e(2)。區(qū)別于一般計算機(jī)中的C 語言編譯器，嵌入式系統(tǒng)中的C 語言編譯器要專門進(jìn)行優(yōu)化，以提高編譯效率。它的語言和函數(shù)都是為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)而基于以太網(wǎng)的電熱爐遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)24設(shè)計的，方便地支持對I/O 口的操作，在一個程序內(nèi)支持多進(jìn)程，支持中斷服務(wù)和匯編語言的嵌入等。下面介紹如何創(chuàng)建一個Web 服務(wù)程序，應(yīng)用于基于 Rabbit2022CPU的嵌入式控制器。（2）Dynamic C語言的增強(qiáng)板，這種板本包括一種新的匯編指令，可以在使用HTTP服務(wù)時應(yīng)用于應(yīng)用程序。(1)匯編初始化部分。靜態(tài)資源表（The static resource table）：在 Dynamic C 中這是一種典型的定義資源的方式，可選 。如：sock_init( )，用于初始化 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；_init( )用于初始化 HTTP 服務(wù)等。用于實(shí)現(xiàn)所要完成的具體功能，如處理 I/O，處理某些定義變量。本課題就是建立在以上模塊上進(jìn)行設(shè)計?；谝蕴W(wǎng)的電熱爐遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)26用 Dynamic C 進(jìn)行編寫 Web 服務(wù)器程序時，需要對某些參數(shù)進(jìn)行配置及對宏進(jìn)行定義。int wd2web wd2((600=$temp2)?1:WEB ERROR(“toolow”))amp。所以用戶在指定恒溫值時只能是600到1000間的某一個值，否則系統(tǒng)會提示用戶輸入的是一個非法值，要求重新輸入。amp。define TCPCONFIG 1宏TCPCONFIG主要用于配置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。define USE_RABBITWEB 1該定義是聲明應(yīng)用RABBITWEB來編寫應(yīng)用程序。ximport “samples/tcpip/rabbitweb/pages/” monitor_zhtmlximport “samples/tcpip/rabbitweb/pages/” admin_zhtml用“ximport”語句將HTML網(wǎng)頁復(fù)制到Rabbit的存儲器中，其中第一頁是狀態(tài)頁，用來顯示當(dāng)前溫度值；第二頁是參數(shù)（如PID參數(shù)）配置頁。SSPEC_MIMETABLE_STARTSSPEC_MIME_FUNC(.zhtml, text/html, zhtml_handler),SSPEC_MIME(.html, text/html)SSPEC_MIMETABLE_END這里建立了MIME表，當(dāng)一個文件名是“.zhmtl”時它允許調(diào)用zhml_handler( )來進(jìn)行處理。web_groups group1,group2RabbitWeb 服務(wù)有用戶集團(tuán)的概念，用戶集團(tuán)的創(chuàng)建是在編譯時由web_group指令來完成的。在上面的語句中用groups=all(ro) 定義了變量temp1 的屬性為只讀，該變量可以被用戶組中的所有用戶訪問。注意 wd2限定了它的范圍，即整形變量wd2只能是600到1000間的某一個值。注意在書寫時不能寫為web temp2((600=$temp2)?1:WEB ERROR(“too low”))amp。關(guān)于其具體作用，PID算法中會有詳細(xì)說明。int _init( void ) 初始化 Web 服務(wù)器。int tcp_tick( void *s ) 這個函數(shù)有兩個用途：①支持后臺處理的最新信息；②測試 TCP 套接字的狀態(tài)。sauth_setusermask( ) 該函數(shù)用于把經(jīng)sauth_adduser( ) 函數(shù)設(shè)置的用戶加入用戶組中，使得新設(shè)置的用戶享有用戶組的權(quán)限。void main(void){int user1，int user2；sspec_addrule (“/admin”, “pet”, group1/group2, group1, SERVER_ANY,SERVER_AUTH_BASIC, NULL)?；谝蕴W(wǎng)的電熱爐遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)30sauth_setusermask(user2, group2, NULL)。 // initialize web server_set_path(/, )。再調(diào)用函數(shù)sock_init( )和 _init( )，分別對 TCP協(xié)議棧和web服務(wù)器進(jìn)行初始化。sauth_adduser( ) 函數(shù)來增加用戶，設(shè)置一個用戶名為group1，密碼也為group1,接著調(diào)用函數(shù)sauth_setusermask( )把用戶group1 加入用戶組名為group