基于单片机多功能工业控制平台设计论文.docxVIP

1引言

自20世纪80年代初期诞生至今，工业控制软件已有20年的发展历史。工业控制与上位机软件相结合，是随着PC机的兴起而不断发展的。工业控制与上位机软件控制、多元化、低功耗、智能化、网络化、集成化是现代工业的发展趋势。

目前，我国已开发出一批具有自主知识产权的实时监控软件平台、先进控制软件、过程优化控制软件等成套应用软件，工程化、产品化有了一定突破，打破了国外同类应用软件的垄断格局。通过在化工、石化、造纸等行业的数百个企业(装置)中应用，促进了企业的技术改造，提高了生产过程控制水平和产品质量，为企业创造了明显的经济效益。2000年“九五”国家科技攻关计划项目“大型骨干石化生产系统控制及计算机应用技术”通过了验收。

作为工控软件的一个重要组成部分，国内人机界面组态软件研制方面近几年取得了较大进展，软件和硬件相结合，为企业测、控、管一体化提供了比较完整的解决方案。在此基础上，工业控制软件将从人机界面和基本策略组态向先进控制方向发展。

由于先进控制和优化软件可以创造巨大的经济效益，因此这些软件也身价倍增。在世界范围内形成了一个强大的流程工业应用软件产业。因此，开发我国具有自主知识产权的先进控制和优化软件，打破外国产品的垄断，替代进口，具有十分重要的意义。

在未来，工业控制软件将继续向标准化、网络化、智能化和开放性发展方向。

2系统设计

2.1设计要求

1.步进电机的正反转，加减速控制2.直流电机的正反转，加减速控制

3.继电器的闭合与断开控制4.传感器的输入检测

5.上位机进行数据采集与显示6.电脑控制电路

7.常用的工业控制演示

2.2开发设计思路

根据工业控制的现状和电控技术，智能控制技术，基于单片机控制的试验技术，设计完成简单的工业控制电路。系统硬件平台搭建本着为性能可靠，工作稳定，功能强大的总体设计原则，采用高性能低功耗的MPS430单片机为核心。由传感器、驱动器、继电器等常用工业控制设备作为主体。然后，应用VB程序设计完成数据采集分析，同时使用VB程序自带串口设计控件，完成向单片机串口发送指令的设计。并应用C语言程序设计写出单片机控制程序，实现单片机对步进电机、直流电机的加减速、状态显示、电路继电器开路与断路的控制。最后，模拟工业控制的方式进行调试和演示。

2.3系统方框图

步进电机驱动

步进电机驱动

直流电机驱动

继电器驱动

步进电机

直流电机

继电器

PC上位机

传感器

控制键盘

单片机

图2-1系统方框图

3MSP430F149单片机

3.1MSP430F149核心芯片简介

图3-1MSP430F149核心芯片

MSP430系列单片机是美国德州仪器(TI)1996年开始推向市场的一种16位超低功耗的混合信号处理器(MixedSignalProcessor)。称之为混合信号处理器，主要是由于其针对实际应用需求，把许多模拟电路、数字电路和微处理器集成在

一个芯片上，以提供“单片”解决方案。

3.2MSP430单片机的发展

MSP430系列是一个16位的、具有精简指令集的、超低功耗的混合型单片机，在1996年问世，由于它具有极低的功耗、丰富的片内外设和方便灵活的开发手段，已成为众多单片机系列中一颗耀眼的新星。回忆MSP430系列单片机的发展过程，可以看出有这样三个阶段：

开始阶段从1996年推出MSP430系列开始到2000年初，这个阶段首先推出有33X、32X、31X等几个系列，而后于2000年初又推出了11X、11X1系列。

MSP430的33X、32X、31X等系列具有LCD驱动模块，对提高系统的

集成度较有利。每一系列有ROM型(C)、OTP型(P)、和EPROM型(E)

等芯片。EPROM型的价格昂贵，运行环境温度范围窄，主要用于样机开发。这也表明了这几个系列的开发模式，即：用户可以用EPROM型开发样机；用OTP型进行小批量生产；而ROM型适应大批量生产的产品。

2000年推出了11X/11X1系列。这个系列采用20脚封装，内存容量、片上功能和I/0引脚数比较少，但是价格比较低廉。

这个时期的MSP430已经显露出了它的特低功耗等的一系列技术特点，但也有不尽如人意之处。它的许多重要特性，如：片内串行通信接口、硬件乘法器、足够的I/0引脚等，只有33X系列才具备。33X系列价格较高，比较适合于较为复杂的应用系统。当用户设计需要更多考虑成本时，33X并不一定是最适合的。而片内高精度A/D转换器又只有32X系列才有。

寻找突破，引入Flash技术随着Flash