【文章內(nèi)容簡介】 文件傳輸協(xié)議）、SMTP（簡單郵件傳送協(xié)議）、SNMP（簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議）等。本文主要討論 HTTP， 也就是 WebServer 在應用層的主要構成協(xié)議。當然，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 則是在不同主機的對等進程之間提供可靠的進程間通信。與 TCP 兩端口所連接的實體中，一端為應用程序進程或用戶，另一端則為底層協(xié)議，如 IP 協(xié)議。TCP 在建立連接過程中采用三向握手機制，以保證數(shù)據(jù)的可靠性。用戶只需對應添加相關芯片及輔助設施（如電源、用戶所需外設等）即可；而軟件的實現(xiàn)，由于 BL2022 系列芯片得到 Dynamic C 編譯器的支持以及實現(xiàn) TCP/IP 所需的庫文件 ，因此只要會用 C 語言就可以進行開發(fā)。用戶關注的重點也變?yōu)榫W(wǎng)絡通信實現(xiàn)以后的代碼編制及優(yōu)化，可以極大提高開發(fā)進度。以下是 Dynamic C 實現(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 IP 配置信息；“memmap” 句可使程序在芯片里面運行時，如同在擴展代碼窗口下被編譯；“use” 句使編譯器按照庫文件配置編譯代碼。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；后者主要有兩個用途：① 支持后臺處理的最新信息；② 測試 TCP 套接字的狀態(tài)。可以看到利用 Dynamic C 提供的 TCP/IP 協(xié)議包，用戶可以輕松建立起 TCP/IP 通信。當通信建立以后，就可以在此基礎上進行后續(xù)的進一步功能擴展，開展例如HTTP、PPP 等應用層的協(xié)議實現(xiàn)。HTTP(超文本傳輸協(xié)議) 服務器可使 HTML ( 超文本鏈接標示語言)頁面，如 Web 頁等和其它文件為客戶端所使用。在 Dynamic C 中， HTTP 由 來負責實現(xiàn)。HTTP 服務器實現(xiàn)的程序主體框架如下：基于以太網(wǎng)的電熱爐遠程控制系統(tǒng)10define TCPCONFIG 1memmap xmemuse use main( ){sock_init( )。_init( )。tcp_reserveport(80)。while(1){_handler( )。} }第 3 章 系統(tǒng)硬件電路設計 系統(tǒng)硬件的總體結(jié)構設計圖 為一種采用熱電偶為溫度檢測元件的單板機溫度控制系統(tǒng)原理圖。BL2022定時對爐溫進行檢測，得到應有的控制量，去控制加熱功率，從而實現(xiàn)對溫度的控制。為實現(xiàn)對溫度的控制，在設計系統(tǒng)時應明確以下幾點：①控制指標主要是控制精度、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，即確定溫度時間變化關系的控制算法。著主要在控制程序設計中考慮。然后通過硬件電路和程序軟件的設計，實現(xiàn) BL2022 對工藝過程中的數(shù)據(jù)進行處理和控制。湖南工程學院畢業(yè)設計論文11020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104020104IN2IN3IN4IN5IN6IN7IN8IN9IN10OUT8OUT9GNDOUT0OUT1OUT2OUT3OUT4OUT5OUT6OUT7NOCOMNCGND/VCBatteryBADOUT3OUT2OUT1OUT0ACTLNKPWRDS1DS2DS3DS4DS5DS6DS7DS8GNDVBATEXTGNDJ9J8 J7J6J2J4J12+RAWGND+K/RESETIN1IN0485485+RXD2TXD2RXD1TXD1AGNDDAC1DAC0ADC8ADC7ADC6ADC5ADC4ADC3ADC2ADC1ADC0Serial Port Nomenclature加 熱 絲MC14528光耦 驅(qū)動器～20VTIL117LM31變送器uuuuGND圖 單板機溫度控制系統(tǒng)原理圖 系統(tǒng)硬件子模塊的設計 BL2022 的硬件結(jié)構BL2022 具有 4 種版本，其中兩種具有以太網(wǎng)接口，另外兩種沒有以太網(wǎng)接口，所有 BL2022 都具有 28 個數(shù)字 I/O（包含 5 或 7 個雙功能模擬、數(shù)字輸入） ，3 個 RS232/485 串行口，Rabbit2022CPU （，128K 的 SRAM 及 256K 的 Flash（可擴展） ，在板的單刀雙擲繼電器輸出，LED 顯示，7 個定時器，備用電池的時間 /日期時鐘。對于最常見的應用，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，沒有 D/A 輸出。雙功能輸入是由軟件設置的，可配置成模擬輸入或帶域值的開關量輸入。性能：帶有 RJ45 插口的 10BaseT 以太網(wǎng)接口簡便的連通性快速 22MHZ 時鐘基于以太網(wǎng)的電熱爐遠程控制系統(tǒng)12高達 28 個數(shù)字 I/OA/D 和 D/A 4 個串口128K 的 SARM/256K 的 Flash（可擴展的）在板繼電器有后備電池的時間/日期時鐘圖 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?shù)妮o助硬件通過以太網(wǎng) /互連網(wǎng)進行編程和調(diào)試。帶有 10Base—以太網(wǎng)口的系統(tǒng)可以直接通過網(wǎng)絡或互連網(wǎng)進行控制和監(jiān)視，能夠?qū)h端設備開發(fā)接口，能夠提供網(wǎng)頁服務，還能夠發(fā)送 Email。BL2022 系列對于大系統(tǒng)來說作為一個具有網(wǎng)絡功能的服務處理器也是非常理想的。BL2022 系列的編程使用已工業(yè)級的 ZWord 的 Dynamic C 軟件開發(fā)系統(tǒng)。湖南工程學院畢業(yè)設計論文13圖 BL2022 外部端子圖 溫度檢測元件和變送器設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。鎳漯/鎳 熱電偶適用于 0～1000℃ 的溫度測量范圍，相應輸出電壓偽 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。為了提高測量精度，變送器可以進行零點遷移。例如，若溫度測量范圍為400～1000℃ ，則熱電偶輸出為 ～，毫伏變送器零點遷移后輸出 0～10MA范圍的電流。這樣，就可使量化溫度誤差達到+℃ 以內(nèi)。 溫度控制電路設計溫度控制是通過對加熱絲的電源通斷來實現(xiàn)的。本系統(tǒng)采用晶閘管調(diào)功方式。晶閘管開關控制方式有兩種：相位控制和過零控制。相位控制會使負載上的電壓波形發(fā)生畸變，產(chǎn)生高次諧波，對電網(wǎng)造成公害。過零控制則能使負載上的產(chǎn)生較完善的正弦電壓波形，同時由于過零時通斷，防止了過大電流沖擊。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)動器實現(xiàn)對功率晶閘管的觸發(fā)導通。過零觸發(fā)過程信號關系如圖所示 [17]。工 頻 電 壓過 零 脈 沖控 制 電 平回 路 輸 出晶 閘 管 主t過 零 脈 沖ttt工 頻 電 壓過 零 脈 沖控 制 電 平回 路 輸 出晶 閘 管 主t過 零 脈 沖ttt圖 晶閘管過零控制信號關系圖晶閘管串接在 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間，就能達到加熱功率改變的目的，從而實現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)。如圖所示。BL2022OUT0輸出能控制晶閘管通斷時間的脈沖信號。OUT0=1 時關斷晶閘管，OUT0=0 時開啟晶閘管。工 頻 電 壓過 零 脈 沖控 制 電 平回 路 輸 出晶 閘 管 主t過 零 脈 沖tttu%25%50%100%uuuttt湖南工程學院畢業(yè)設計論文15圖 晶閘管通/斷時間第 4 章 溫度控制算法設計 PID 計算程序電阻爐溫控制是一個反饋調(diào)節(jié)過程：首先比較實際爐溫和給定爐溫得到偏差；然后對偏差進行控制算法處理，得到一個輸出量；然后用輸出量調(diào)節(jié)爐子的加熱功率，從而實現(xiàn)對爐溫的控制。通過對偏差的比例、積分和微分運算而產(chǎn)生控制信號（稱PID 調(diào)節(jié)器） ，是過程控制中應用最廣泛的一種控制形式。這種控制規(guī)律在相當多的工業(yè)生產(chǎn)過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、應用最廣泛的一種調(diào)節(jié)方式。PID 調(diào)節(jié)的實質(zhì)就是根據(jù)輸入的偏差值，按比例、積分、微分的函數(shù)關系進行運算，起運算結(jié)果用基于以太網(wǎng)的電熱爐遠程控制系統(tǒng)16以輸出控制。在實際應用中，根據(jù)被控對象的特性和要求，可靈活的改變 PID 的結(jié)構，取其中的一部分環(huán)節(jié)構成控制規(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。盡管憑借單片微機的優(yōu)勢，計算機數(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，而是被廣泛地應用到計算機控制系統(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]。PID 調(diào)節(jié)規(guī)律的基本輸入輸出關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，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； KP 為比例系數(shù)； TI 為積分時間常數(shù)； TD 為微分時間常數(shù)。計算機只能處理數(shù)字信號，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?湖南工程學院畢業(yè)設計論文17其中，P P=KP（e nen1） eKTInII? ????ennDnnDP 2121 ?????顯然，PID 計算△u n 只需要保留現(xiàn)時刻 en 以及以前的兩個偏差值 en1 和 en2 =0。初始化程序置初值 en1 =en2=0，通過采樣，并根據(jù)參數(shù) KP，K D，K I 以及 en ,en1,en2 計算△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特性和實際經(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。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