【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 文件傳輸協(xié)議）、SMTP（簡(jiǎn)單郵件傳送協(xié)議）、SNMP（簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議）等。本文主要討論 HTTP， 也就是 WebServer 在應(yīng)用層的主要構(gòu)成協(xié)議。當(dāng)然，用戶也可以根據(jù)需要附加其它的協(xié)議功能。IP 包含編址方案，并提供尋址功能；TCP 則是在不同主機(jī)的對(duì)等進(jìn)程之間提供可靠的進(jìn)程間通信。與 TCP 兩端口所連接的實(shí)體中，一端為應(yīng)用程序進(jìn)程或用戶，另一端則為底層協(xié)議，如 IP 協(xié)議。TCP 在建立連接過(guò)程中采用三向握手機(jī)制，以保證數(shù)據(jù)的可靠性。用戶只需對(duì)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(kù)文件 ，因此只要會(huì)用 C 語(yǔ)言就可以進(jìn)行開發(fā)。用戶關(guān)注的重點(diǎn)也變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)以后的代碼編制及優(yōu)化，可以極大提高開發(fā)進(jìn)度。以下是 Dynamic C 實(shí)現(xiàn) TCP/IP 協(xié)議通信的程序主體框架。程序中起始宏定義為默認(rèn) IP 配置信息；“memmap” 句可使程序在芯片里面運(yùn)行時(shí)，如同在擴(kuò)展代碼窗口下被編譯；“use” 句使編譯器按照庫(kù)文件配置編譯代碼。define TCPCONFIG 1memmap xmemuse main( ){sock_init( )。for(。){tcp_tick(NULL)。} }sock_init( )和 tcp_tick( )都是 TCP/IP 函數(shù)庫(kù)的基本函數(shù)，前者為初始化 TCP/IP 協(xié)議棧函數(shù)，使協(xié)議棧開始處理入棧數(shù)據(jù)報(bào)；后者主要有兩個(gè)用途：① 支持后臺(tái)處理的最新信息；② 測(cè)試 TCP 套接字的狀態(tài)?？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。當(dāng)通信建立以后，就可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行后續(xù)的進(jìn)一步功能擴(kuò)展，開展例如HTTP、PPP 等應(yīng)用層的協(xié)議實(shí)現(xiàn)。HTTP(超文本傳輸協(xié)議) 服務(wù)器可使 HTML ( 超文本鏈接標(biāo)示語(yǔ)言)頁(yè)面，如 Web 頁(yè)等和其它文件為客戶端所使用。在 Dynamic C 中， HTTP 由 來(lái)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)。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( )。_init( )。tcp_reserveport(80)。while(1){_handler( )。} }第 3 章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 為一種采用熱電偶為溫度檢測(cè)元件的單板機(jī)溫度控制系統(tǒng)原理圖。BL2022定時(shí)對(duì)爐溫進(jìn)行檢測(cè)，得到應(yīng)有的控制量，去控制加熱功率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制。為實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)應(yīng)明確以下幾點(diǎn)：①控制指標(biāo)主要是控制精度、顯示位數(shù)。②溫度控制范圍為 600～1000℃，這涉及到測(cè)溫元件，電爐功率的選擇。③爐溫變化規(guī)律控制，即確定溫度時(shí)間變化關(guān)系的控制算法。著主要在控制程序設(shè)計(jì)中考慮。然后通過(guò)硬件電路和程序軟件的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn) BL2022 對(duì)工藝過(guò)程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和控制。湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文11020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104IN2IN3IN4IN5IN6IN7IN8IN9IN10OUT8OUT9GNDOUT0OUT1OUT2OUT3OUT4OUT5OUT6OUT7NOCOMNCGND/VCBatteryBADOUT3OUT2OUT1OUT0ACTLNKPWRDS1DS2DS3DS4DS5DS6DS7DS8GNDVBATEXTGNDJ9J8 J7J6J2J4J12+RAWGND+K/RESETIN1IN0485485+RXD2TXD2RXD1TXD1AGNDDAC1DAC0ADC8ADC7ADC6ADC5ADC4ADC3ADC2ADC1ADC0Serial Port Nomenclature加 熱 絲MC14528光耦 驅(qū)動(dòng)器～20VTIL117LM31變送器uuuuGND圖 單板機(jī)溫度控制系統(tǒng)原理圖 系統(tǒng)硬件子模塊的設(shè)計(jì) BL2022 的硬件結(jié)構(gòu)BL2022 具有 4 種版本，其中兩種具有以太網(wǎng)接口，另外兩種沒(méi)有以太網(wǎng)接口，所有 BL2022 都具有 28 個(gè)數(shù)字 I/O（包含 5 或 7 個(gè)雙功能模擬、數(shù)字輸入） ，3 個(gè) RS232/485 串行口，Rabbit2022CPU （，128K 的 SRAM 及 256K 的 Flash（可擴(kuò)展） ，在板的單刀雙擲繼電器輸出，LED 顯示，7 個(gè)定時(shí)器，備用電池的時(shí)間 /日期時(shí)鐘。對(duì)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。對(duì)于不需要高精度模擬數(shù)據(jù)采集的情況可以選用 BL2022 及 BL2030，具有 4 通道 10 位 A/D 輸入， 7 通道雙功能輸入，沒(méi)有 D/A 輸出。雙功能輸入是由軟件設(shè)置的，可配置成模擬輸入或帶域值的開關(guān)量輸入。性能：帶有 RJ45 插口的 10BaseT 以太網(wǎng)接口簡(jiǎn)便的連通性快速 22MHZ 時(shí)鐘基于以太網(wǎng)的電熱爐遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)12高達(dá) 28 個(gè)數(shù)字 I/OA/D 和 D/A 4 個(gè)串口128K 的 SARM/256K 的 Flash（可擴(kuò)展的）在板繼電器有后備電池的時(shí)間/日期時(shí)鐘圖 是 BL2022 的內(nèi)部硬件框圖。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(guò)以太網(wǎng) /互連網(wǎng)進(jìn)行編程和調(diào)試。帶有 10Base—以太網(wǎng)口的系統(tǒng)可以直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或互連網(wǎng)進(jìn)行控制和監(jiān)視，能夠?qū)h(yuǎn)端設(shè)備開發(fā)接口，能夠提供網(wǎng)頁(yè)服務(wù)，還能夠發(fā)送 Email。BL2022 系列對(duì)于大系統(tǒng)來(lái)說(shuō)作為一個(gè)具有網(wǎng)絡(luò)功能的服務(wù)處理器也是非常理想的。BL2022 系列的編程使用已工業(yè)級(jí)的 ZWord 的 Dynamic C 軟件開發(fā)系統(tǒng)。湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文13圖 BL2022 外部端子圖 溫度檢測(cè)元件和變送器設(shè)計(jì)溫度檢測(cè)和變送器的類型選擇與被控溫度及精度等級(jí)有關(guān)。鎳漯/鎳 熱電偶適用于 0～1000℃ 的溫度測(cè)量范圍，相應(yīng)輸出電壓偽 0～。變送器由毫伏變送器和電流/電壓變送器組成；毫伏變送器用于把熱電偶輸出的0～ 變換成 0～10MA 范圍內(nèi)的電流；電流/ 電壓變送器用于把毫伏變送器輸出的 0～10MV 電流變換成 0～5V 范圍內(nèi)的電壓。為了提高測(cè)量精度，變送器可以進(jìn)行零點(diǎn)遷移。例如，若溫度測(cè)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。這樣，就可使量化溫度誤差達(dá)到+℃ 以內(nèi)。 溫度控制電路設(shè)計(jì)溫度控制是通過(guò)對(duì)加熱絲的電源通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本系統(tǒng)采用晶閘管調(diào)功方式。晶閘管開關(guān)控制方式有兩種：相位控制和過(guò)零控制。相位控制會(huì)使負(fù)載上的電壓波形發(fā)生畸變，產(chǎn)生高次諧波，對(duì)電網(wǎng)造成公害。過(guò)零控制則能使負(fù)載上的產(chǎn)生較完善的正弦電壓波形，同時(shí)由于過(guò)零時(shí)通斷，防止了過(guò)大電流沖擊。VCCamp。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(guò)零觸發(fā)電路圖系統(tǒng)采用 MC14528 光耦觸發(fā)驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)對(duì)功率晶閘管的觸發(fā)導(dǎo)通。過(guò)零觸發(fā)過(guò)程信號(hào)關(guān)系如圖所示 [17]。工 頻 電 壓過(guò) 零 脈 沖控 制 電 平回 路 輸 出晶 閘 管 主t過(guò) 零 脈 沖ttt工 頻 電 壓過(guò) 零 脈 沖控 制 電 平回 路 輸 出晶 閘 管 主t過(guò) 零 脈 沖ttt圖 晶閘管過(guò)零控制信號(hào)關(guān)系圖晶閘管串接在 50HZ 交流電源和加熱絲中，只要在給定周期內(nèi)改變晶閘管的接通時(shí)間，就能達(dá)到加熱功率改變的目的，從而實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)。如圖所示。BL2022OUT0輸出能控制晶閘管通斷時(shí)間的脈沖信號(hào)。OUT0=1 時(shí)關(guān)斷晶閘管，OUT0=0 時(shí)開啟晶閘管。工 頻 電 壓過(guò) 零 脈 沖控 制 電 平回 路 輸 出晶 閘 管 主t過(guò) 零 脈 沖tttu%25%50%100%uuuttt湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文15圖 晶閘管通/斷時(shí)間第 4 章 溫度控制算法設(shè)計(jì) PID 計(jì)算程序電阻爐溫控制是一個(gè)反饋調(diào)節(jié)過(guò)程：首先比較實(shí)際爐溫和給定爐溫得到偏差；然后對(duì)偏差進(jìn)行控制算法處理，得到一個(gè)輸出量；然后用輸出量調(diào)節(jié)爐子的加熱功率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)爐溫的控制。通過(guò)對(duì)偏差的比例、積分和微分運(yùn)算而產(chǎn)生控制信號(hào)（稱PID 調(diào)節(jié)器） ，是過(guò)程控制中應(yīng)用最廣泛的一種控制形式。這種控制規(guī)律在相當(dāng)多的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中能得到比較滿意的結(jié)果。PID 調(diào)節(jié)是 Proportional（比例） 、Integral（積分） 、 Differential（微分） 三者的縮寫，是連續(xù)系統(tǒng)中最成熟、行之有效、應(yīng)用最廣泛的一種調(diào)節(jié)方式。PID 調(diào)節(jié)的實(shí)質(zhì)就是根據(jù)輸入的偏差值，按比例、積分、微分的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行運(yùn)算，起運(yùn)算結(jié)果用基于以太網(wǎng)的電熱爐遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)16以輸出控制。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)被控對(duì)象的特性和要求，可靈活的改變 PID 的結(jié)構(gòu)，取其中的一部分環(huán)節(jié)構(gòu)成控制規(guī)律，如比例（P）調(diào)節(jié)、比例積分（積分）調(diào)節(jié)、比例積分微分調(diào)節(jié)（PID）調(diào)節(jié)等。盡管憑借單片微機(jī)的優(yōu)勢(shì)，計(jì)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(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐中，模擬 PID 控制算法所積累的經(jīng)驗(yàn)并未被人民們遺忘，而是被廣泛地應(yīng)用到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中來(lái)，形成了一種新型 PID 控制方式，稱之為數(shù)字 PID 控制 [3]。PID 調(diào)節(jié)規(guī)律的基本輸入輸出關(guān)系可用微分方程表示為 ?????????TDPdtetetKtu01)()()()(式中 e(t)為調(diào)節(jié)器的輸入偏差信號(hào)，且e(t)=r(t)c(t)其中：r(t)是給定值，c(t)是被控變量； u(t)為調(diào)節(jié)器的輸出控制信號(hào)； KP 為比例系數(shù)； TI 為積分時(shí)間常數(shù)； TD 為微分時(shí)間常數(shù)。計(jì)算機(jī)只能處理數(shù)字信號(hào)，若采樣周期為 T，第 n 次采樣輸入偏差為 en,且 en=r(n)=C(n),輸出為 un, PID 算法用的微分 由差分 代替，積分 由dteen1??td0)(代替，于是得到TeK???????????TeeUnniDIPn 101寫成遞推形式為 ?????????? ????????????? ???211011 nnDniiInnP eeTeTeKu= ???????????TennDnInP 211= ??eKKnnPnIPnP 211 ?? ?= ??eeeDI2??= DIP?湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文17其中，P P=KP（e nen1） eKTInII? ????ennDnnDP 2121 ?????顯然，PID 計(jì)算△u n 只需要保留現(xiàn)時(shí)刻 en 以及以前的兩個(gè)偏差值 en1 和 en2 =0。初始化程序置初值 en1 =en2=0，通過(guò)采樣，并根據(jù)參數(shù) KP，K D，K I 以及 en ,en1,en2 計(jì)算△u n。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(duì)象和帶滯后的一階對(duì)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(yàn)，工程上已經(jīng)積累了不少行之有效的參數(shù)整定方法。例如按 ZieglerNichols 提出的方法調(diào)整，令T=T1=TD= 式中 TU 稱為臨界周期。在單純比例作用下（比例增益由小到大） ，使系統(tǒng)產(chǎn)生等幅震蕩的比例增益，稱為臨界比例增益 KU ,這是的工作周期為臨界周期 TU ,則可得△ un =KP [(en –en1) + +(en –2en1 +en2)]=KP(enen1)++(en2en1+en2)=KP(enen1)+KIen+KD(en