嵌入式控制器设计电子文档6
嵌入式控制器软件设计
被新 的子进 程所 继 承 。新 的子进 程 同连 接 的客
・
ｖ ｅ ｉ ｂ打●６ ４ Ｉ ｌ ｉ Ｄ — 出 ｎ 一 ｔ
ＤＳ Ｐ ｉ ｔ ｎ７
ａｍｌ ｕ ｒ ｉ ｘ ｎ
图 １ 系统 总 体 结构 框 图
户 进 行 通 信 ， 主进 程则 可 以继续 监 听和 接 收 而
事 例控 制 。
是 对 Ａ Ｍ模 块传 送 过来 的 电源 波 形 数 据 进行 Ｒ 处理 ， 并通过 Ｄ Ｃ输 出给磁 场 电源 ； Ａ 同时 ， 对 电源状 态 信 息 和 波 形 数 据 进行 回采 上 传 。在
Ｄ Ｃ波 形 数 据 的输 出过程 中 ， Ａ 由于 Ｆ Ｇ 内设 ＰＡ
（ Ｄ Ｐ正在输出电压波形 ） 此时， 即 Ｓ ， 即使 Ａ Ｍ Ｒ 应用程序发送新波形数据也不会覆盖当前正在 使用的波形数据 ， 避免 Ｄ Ｐ产生的波形与预期 Ｓ 不 符 ， 到 连 续 过 程 控 制 的 目的 。 同 时 ， Ｒ 达 Ａ Ｍ
应 用 程 序 对 下 载 到 Ｄ Ｐ内存 空 间 的数 据 也 做 Ｓ
磁场将 同步增加 。这 将要求电源控制器对磁场 电源提供 给定 电压波形 ， 已产 生相应 的加速磁 场维 持粒 子在 固定轨道上 的谐 振加速。为此 ， 于 Ａ Ｍ， Ｓ ，Ｐ Ａ等硬 件平 台 ， 基 Ｒ Ｄ Ｐ ＦＧ 采用 Ｌｎｘ编程技术 、 Ｂ ｆ ｒ ｉｕ 双 ｕ ｅ
嵌入式控制系统工程设计课程设计-13页精选文档
目录1.引言 (1)2.基本原理 (2)2.1步进电机概况 (2)2.2步进电机工作原理 (3)2.3步进电机分类 (4)3.硬件系统选择 (5)3.1核心处理器选择 (5)3.2元器件选择及接口设置 (5)4.硬件原理结构框图 (8)5.任务划分及程序大框图 (8)6.PCB设计及成本估算 (10)7.总结 (11)参考文献 (13)1.引言步进电机是一种控制电机，由于不使用反馈电路就能进行速度控制及定位控制，既所谓的电机开环控制，故越来越多的被应用于现代工业控制系统中。
其应用主要以处理办公业务能力很强的OA（Office Automation，办公自动化）机器和FA（Factory Automation，工厂自动化）机器为核心，并广泛应用于医疗器械、计量仪器、汽车、游戏机等[1]。
传统工业中的步进电机控制系统大多数采用的是8位单片机如89C51系列作为控制内核，其设计简单、价格低廉且能满足一般的控制要求，但是由于单片机本身存储空间小，外设资源较少，往往需要与PC机联机控制才能实现更高级的功能，这就带来了实时性能较差，人际交互较为复杂，操作麻烦等问题[2]。
如果采用功能强大的32位ARM处理器作为核心，集成电源、电机控制板、步进电机和人机界面于一体，形成一个完整的嵌入式一体化工业控制机，可以使得控制系统对步进电机的控制具有更高的实时性和可靠性、更友好的人机界面、更高的可操作性、更低的总成本和更高的控制精度。
本文基于这样一种设想，采用ARM7内核的LPC2131处理器为核心，设计了一个具有实时操作性和人机界面的步进电机控制器。
2.基本原理2.1步进电机概况[1]步进电机属于DC驱动的同步电机，但无法直接用DC或AC电源来驱动，需配备驱动器才能使用，所以步进电机的运行需要驱动电路。
步进电机驱动电路的任务，是按顺序指令切换DC电源的电流流入步进电机的各相线圈。
图2.1为三相VR型步进电机的绕组外加电源示意图，其中驱动电路用开关来表示。
嵌入式系统设计文档
嵌入式系统设计文档结构示例嵌入式系统设计文档是一个详细说明嵌入式系统如何设计和实现的文件。
这个文档通常包括系统的硬件和软件方面的描述，以及系统的功能、性能、接口和其他重要方面的详细信息。
以下是一个典型的嵌入式系统设计文档可能包含的主要部分：1. 引言-简要介绍嵌入式系统的目的和范围。
-提供系统概述，包括主要功能和特性。
2. 系统架构-描述系统的整体结构，包括硬件和软件组件。
-列出各个组件之间的关系和通信方式。
3. 硬件设计-详细描述嵌入式系统的硬件部分，包括处理器、存储器、传感器、执行器等。
-提供硬件电路图、布局图和原理图。
4. 软件设计-描述系统的软件架构，包括操作系统、驱动程序、应用程序等。
-说明软件模块之间的交互和通信。
5. 接口定义-定义系统内部和外部的各种接口，包括硬件接口和软件接口。
-详细说明接口的功能、通信协议和数据格式。
6. 功能需求-列出系统的功能需求，包括主要功能和次要功能。
-对每个功能进行详细的说明，包括输入、输出和处理逻辑。
7. 性能需求-定义系统的性能指标，如响应时间、吞吐量、稳定性等。
-说明如何测试和验证系统的性能。
8. 安全性-描述系统的安全性要求和措施，包括数据保护、访问控制等方面。
-讨论系统对潜在威胁的响应和应对策略。
9. 测试和验证-描述系统测试的方法和策略，包括单元测试、集成测试和系统测试。
-提供测试计划和测试用例。
10. 维护和支持-提供系统维护和支持的计划，包括软件更新、硬件维护和故障排除。
11. 参考资料-包括用于设计和实现的所有参考资料，如规范、标准和相关文档。
这只是一个一般性的嵌入式系统设计文档的结构示例，具体的内容和结构可能会根据项目的特定要求和规模而有所不同。
在编写文档时，确保清晰、详细地记录系统的各个方面，以便团队成员和其他利益相关方能够理解和有效地实施系统。
嵌入式控制系统的设计与开发
嵌入式控制系统的设计与开发一、引言随着现代科技的迅猛发展，嵌入式控制系统越来越广泛地运用于各行各业中。
它们运用局部物理现象（如温度、压力、速度等）来控制系统并使其实现特定目标。
本文将探讨嵌入式控制系统的设计与开发，包括嵌入式控制系统的概念、架构、设计流程以及开发工具等方面的内容。
二、嵌入式控制系统概述嵌入式控制系统作为一种小型、低能耗、高可靠、集成度高的智能化产品，已在现代化生产中占有重要地位。
嵌入式控制系统通过对输入信号进行采集和处理并通过输出信号控制系统工作，实现了对整个系统的控制，提高了生产效率和产品的稳定性。
嵌入式控制系统通常由微处理器、存储器、I/O模块、以及控制程序等构成。
其中微处理器是控制系统的核心部分，控制程序则是控制系统的“大脑”，是系统控制过程的关键。
I/O模块负责实现系统与外部环境的交互，存储器则用于存储系统数据和程序。
三、嵌入式控制系统架构嵌入式控制系统的架构通常分为三层：应用层、中间件层以及硬件层。
应用层是系统的最上层，是与最终用户直接交互的层，包括图形用户界面（GUI）等。
中间件层则负责与硬件层进行交互，包括操作系统、设备驱动程序、通讯协议等。
硬件层则包括微处理器、存储器、I/O模块等，这些硬件可以是现成的、模块化的，也可以是定制的。
四、嵌入式控制系统的设计流程嵌入式控制系统的设计流程主要包括需求分析、系统设计、软件设计、硬件设计、系统测试等几个阶段。
下面是一个简要的设计流程：1.需求分析：在这一阶段，需要对嵌入式控制系统的使用场景、功能需求、性能需求、接口需求等进行综合分析，确定系统的基本参数与设计约束。
2.系统设计：在这一阶段，需要考虑系统的总体架构、以及各个模块之间的关系。
同时还需要确定系统的I/O接口、通讯方式、以及选用的硬件和软件平台等。
3.软件设计：软件设计是整个设计流程中的核心，需要设计控制器的各种功能模块以便满足要求。
在这个阶段，需要进行软件架构设计、算法设计、UI设计等。
以嵌入式控制器为基础的自动控制系统的设计与实现
科 技 创 新
以嵌入 式控制器 为基础 的 自动控制 系统 的设 计与实现
王 文新 ０
（ １ 、 中国海洋大学， 山东 青岛 ２ ６ ６ ０ ０ ０ ２ 、 潍坊科技 学院， 山 东 潍坊 ２ ６ ２ ７ ０ ０ ）
摘 要： 随着嵌 入 式 系统 的 不 断发 展 ， 其在 工 业 测控 、 智 能化 设 备 及其 家具 等 各 种领 域 均 得 到 了广泛 的 应 用 ， 特 别是 在 自动 化控 制 领域 ， 嵌 入 式 系统 的应 用更 加普 遍 。 因此 ， 本 文就 嵌 入 式控 制 器及 嵌 入 式 系统进 行 了分析 ， 并重 点就 其 在 自动化 控 制 系统 中的 设 计 与 实现进 行 了研 究 ， 以期进 一 步提 高 自动 化控 制 系统的 功 能 ， 推 动 其 朝 着更 加 开放 化 的 方 向发展 。
关键词： 嵌 入 式控 制 器 ； 嵌入 式 系的一种 ， 嵌 入式 控制器 自诞生之 日即 受到了各领域的普遍关注。 对于基于嵌入式控制器的系统而言， 其设计 过程同传统设计过程存在着一定差异， 因此 ， 以嵌入式控制器为基础 ， 进行 自动化 控制 系统 的设 计时 ， 必 须 以嵌 入式控 制器及 嵌入式 系统 的 相关 设计 理论为依 据 了进 行 。进行 基于嵌 入式控 制器 的 自动化 控制 系 统的设计过程中， 应当对软件响应速度、 电源的消耗以及内存空间的占 用 情况 等进 行考 虑 ， 且还需 将 软 、 硬 件 的结构 进行 统一 的协 调 ， 最 终构 成—个整体。
本 文所及设 计系统 中 ， 核 心处理 器为 以 Ａ Ｒ Ｍ７ Ｔ Ｄ ＭＩ － Ｓ内核为基 础 的Ｌ Ｐ Ｃ ２ ２ １ ０ 微控制器。此芯片不仅功能极为强大 ， 且功耗相当低 ， 具有 多个 ３ ２ 位 的定 时器 ， 具有 ８ 路１ ０ 位的 Ａ Ｄ Ｃ 、 外部 中断 管脚 多 达九 个 ， 目 ． 具有 Ｐ ＷＭ输 出， 因而特 别适合在 工业 自动化控制 、 医疗管 理系统 、 访 问自动控制以及 Ｐ Ｏ Ｓ 系统 中进行应用。 系统为了进行总线的配置 ， 借助 于Ｌ Ｐ Ｃ ２ ２ １ ０ 微控制器所提供的 ７ ６ 个Ｇ Ｐ Ｉ Ｏ，因内部进行了较宽范围串 行 通信接 口的设置 ， 因而使 得 Ｌ Ｐ Ｃ ２ ２ １ ０ 微 控制器 能够适应协 议转换 器 、 嵌入式软件调制解调器 、 通信网关及其它多种类型的应用。此外 ， 以自 １嵌入式控制 器与嵌入式 系统 动化控 制 系统 中数 据存 储 、 处 理及 控制 等 的需 求 ， 进 行 系统 的设计 时 ， 作为嵌 ＾ 式计算机其中的一种类型， 嵌入式控制器（ ＭＣ Ｕ ） 通常是将 还 在 芯 片所 自带 １ ６ Ｋ Ｓ Ｒ Ａ Ｍ 以及 １ ２ ８ Ｋ Ｆ Ｌ Ａ Ｓ Ｈ 的基 础 上 进行 了 ８ Ｍ 某种 处理器 的 内核作 为核心 ， 并 在 芯片 的内部进 行 了 Ｒ Ａ Ｍ、 总线 逻辑 、 Ｐ Ｓ Ｒ Ａ Ｍ以及 １ ６ Ｍ Ｆ Ｌ Ａ Ｓ Ｈ的扩 展。基于嵌 人 式控制 器的 自 动控 制系统 Ｒ Ｏ Ｍ ／ Ｅ Ｐ Ｒ Ｏ Ｍ、 总线、 定时计 数器、 、 看门狗 、 串行端口、 Ｄ ／ Ａ、 脉宽调制 硬件结构 图 见图 ２所示 ： 输出、 Ａ ／ Ｄ、 Ｅ ２ Ｐ Ｒ Ｏ Ｍ、 Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ Ｒ Ａ Ｍ等 等 多种 必须 功 能及 外 设 的集 成 ， 此 外， 还需要一具体需求为依据进行必要数字量及模拟量的 Ｉ ／ Ｏ模块、 通 信模块、 运动控制模块等的添加和设置。 嵌入式控制器将计算机作为功 能强大的软件系统 ， 有效实现了信号及数据分析、 运算以及处理 ， 并借 助于 接 口实现了信号 的采集、 调理及其测量 ， 并完成了多种测试功 能， 在诸如自动化控制等领域中均得到了广泛的应用。 作为虚拟仪器中的一种 ，嵌入式控制器是传统仪器同计算机技术 结 合之下 的产物之 一 ， 其通 常包 括如 下两 个部 分 ， 即硬件 与 软件 ， 通常 而言 ， 而嵌 入式 控制 器 的硬 件 主要是通 过数 据采集 卡（ Ｄ Ａ Ｑ ） 与Ｐ Ｃ共 同 构成 的测试 系统 ，其主要 借 助于 Ｇ Ｐ Ｉ Ｂ 、 Ｖ Ｘ Ｉ 、 Ｐ Ｘ Ｉ 、 Ｓ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ 以及 Ｆ ｉ ｅ １ ｄ ＿ ｂ ｕ ｓ 等标准 总线分别 构成 了 Ｇ Ｐ Ｉ Ｂ 、 Ｖ Ｘ Ｉ 、 串 口及现场 总线等 系统 。嵌 入式控 制器硬件中的 Ｄ ／ Ａ 、 Ａ ／ Ｄ 、 通信模块 、 存储器同计算机相结合 ， 同时， 以串 图 ２基 于嵌 入式控 制器的 自动控 制 系统 硬件结 构图 口通信标准为基础， 构成了一个虚拟仪器系统 ， 其作为板级嵌入式计算 ２ ． ２软 件的设计 机之一 ， 主要具 有如下几 个方 面的特点 ： １ ） 体 积较 小 ， 因此 ， 能够 满足工 同 Ｗｉ ｎ ｄ ｏ ｗ ｓ 环境 中进 行应用程 序 的开发 不同 ，嵌入 式控制器 进行 业 自动化 控制领 域对 于空 间布局方 面的 日 益严 苛 的要 求 ； ２ ）可 靠性较 自动控 制系 统 的开发过 程 中存 在着 宿 主机 与 目标机 两种 不 同的角 色 。 强， 嵌入式控制器能够适应一般性以及较为苛刻的环境条件 ， 且具有极 其中， 前者主要负责进行编译 、 定址 以及链接等过程的执行 ； 而目标机 强的抗干扰能力； ３ ） 速度极高， 嵌入式控制器可 以快速完成数据的传输 则主要负责进行嵌 入式软件相关硬件平台的运行。因此， 基于嵌 入 式控 及其计算 ， 因而具有较好的实时 ｌ 生； ４ ） 智能化水平较高 ， 且使用过程较为 制器的自动控制系统的开发就是以此种交叉开发环境为基础进行的。 方便 ， 具有强大的功能。 因此 ， 嵌入式控制器在电子、 通讯 、 国防、 航天、 汽 此外 ， 进行软件设计过程中还应考虑到操作系统这一环节 ， 如何选 车、 工业控制 、 仪表仪器、 自动化办公等领域均得到了十分广泛的应用。 择一个合适有效的操作系统也相当重要，本文所设计系统中的操作系 下文以嵌 ＾式控制器为基础进行了 自动控制系统的设计，利于嵌 统选择 的是嵌 ＾ 、 式Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ 操作 系统 。进行操作 系统 的选 定之 后 ， 即可 对 入式 控制器所 具有 的这些特 点解决 了各类 系统试验 综合后 难以实 现复 指定￣４ ￣ － Ｖ台中的多种工具进行使用了， 例如编译器、 定位器以及链接 杂性 逻辑 以及可靠程 度较低 等一 系列问题 ，并实现 了 自 动 控制 系统实 器等等。此外 ， 调试也是嵌 人式自动控制系统开发过程中十分重要的环 时性 的大幅度提 高。 节之 一 ， 其主要 包括 了调试 的方法及 其方 案。其 中 ， 调试方 法 主要包 括 ２以嵌 入式控制器 为基础 的 自动化控制 系统 的设 计与实现 了Ｉ Ｔ Ａ Ｇ及在 线仿真器 、 指 令集模拟器 以及驻 留监控软 件等等 。而调 试 本文 昕没计的基于嵌 人式控制器的 自动化控制系统总体设计结构 的方 案主要包 括了快速原 型仿真 方案以及实 时在线调试 方案等 等。
嵌入式系统设计与调试
嵌入式系统的应用领域
01
02
03
04
工业控制
嵌入式系统在工业自动化控制 系统中发挥着重要作用，如
PLC、DCS等。
智能家居
嵌入式系统应用于智能家居设 备，如智能电视、智能冰箱等
。
医疗电子
嵌入式系统在医疗电子设备中 广泛应用，如监护仪、诊断仪
器等。
交通电子
嵌入式系统用于车辆导航、智 能交通控制系统等。
04
嵌入式系统开发工具 与环境
嵌入式系统开发工具链
编译工具
用于将源代码编译为目标代码，如GCC、 Clang等。
调试工具
用于在嵌入式系统中进行调试，如GDB、 LLDB等。
仿真工具
用于模拟嵌入式系统的运行，如QEMU、 ARM DS-5等。
测试工具
用于测试嵌入式系统的功能和性能，如 Testbench、Fuzzing等。
05
嵌入式系统应用案例 分析
智能家居控制系统
智能家居控制系统是嵌入式系统的重要应用之 一，通过嵌入式系统实现对家庭设备的智能化 控制，提高生活便利性和舒适度。
智能家居控制系统的主要功能包括远程控制、 定时控制、语音控制等，能够实现家庭照明、 空调、门窗、安防等设备的自动化控制。
智能家居控制系统的设计与调试需要充分考虑 家庭环境和设备特性的差异，以确保系统的稳 定性和可靠性。
外围电路设计
根据系统需求，设计相应的外 围电路，如ADC、DAC、 PWM等。
软件设计
编程语言选择
选择适合的编程语言，如C、C、汇编等， 确保软件的可读性和可维护性。
中断处理
合理利用中断，实现实时响应和任务调度。Fra bibliotek任务划分
嵌入式微控制器课程设计报告
嵌入式系统设计与综合实验设计报告设计题目：简易数字电压计专业：班级：设计者：学号：指导教师：时间：目录一系统设计要求 (3)1.1设计目的 (3)1.2设计内容 (3)1.3设计要求 (3)二、系统总体设计方案 (4)2.1设计思想 (4)2.2系统组成 (4)2.3工作原理说明 (4)2.4方案设计 (4)三、系统硬件设计 (6)3.1系统硬件设计方案 (6)3.2系统硬件连线图 (6)四、系统软件设计 (8)4.1 ADC0808转换模块 (8)4.2 LCD显示模块 (9)4.3 主程序 (9)4.4 程序算法分析 (9)4.5关键程序段说明 (10)五、系统调试及结论 (11)5.1．调试方法 (11)5.2．设计、调试过程中重点问题及解决方法 (11)5.3.运行结果及结论 (12)5.3.1运行结果 (12)5.3.2结论 (15)六、设计体会 (16)七、参考文献 (17)八、源程序 (17)8.1 main主程序 (18)8.2 LCD显示程序 (25)8.3 字模程序 (31)一、系统设计要求1．1、设计目的通过数字电压表的设计，使同学们进一步掌握：(1)AT89C51汇编语言程序的设计和调试；(2)信号电压的数字测量方法；(3)AD0808转换器的基本工作原理和应用；(4)微机基本应用系统的设计方法；1.2、设计内容设计一个基于单片机控制的简易数字电压表，利用A/D实现多通道采样模拟电压值，该数字电压表可以测量0~5V的3路输入电压值，并在LCD显示器上3路同时显示四位数的电压值或单路选择显示四位数的电压值（或在四位LED数码管上轮流显示或单路选择显示电压值）。
测量最小分辨率为0.019V，测量误差约为士0.02V。
通过按键任意设置电压上下限值，当电压超过上下限值时，LED或者蜂鸣器报警。
设计相应的A/D、键盘、显示接口电路，可在线键盘参数设置、定时检测、显示、报警。
1.3设计要求(1)针对实验装置已有条件，设计电压测量原理线路；(2)编制相应的测试软件，实现电压测量；(3)实际上机调试，完成综合试验；(4)编写设计说明书（含原理图，程序及说明，实验方法，过程及结果）。
嵌入式系统设计范文
嵌入式系统设计范文嵌入式系统设计是指将计算机科学和电子工程相结合，将计算能力和控制能力嵌入到各种设备中，以实现特定任务和功能的系统。
嵌入式系统广泛应用于家电、汽车、医疗设备、通信设备等各个领域，成为现代社会发展和智能化的重要组成部分。
本文将从嵌入式系统设计的基本原理、设计流程、应用案例等方面进行详细介绍。
首先，嵌入式系统设计的基本原理包括硬件和软件两个方面。
在硬件方面，需要进行电路设计、电路板布局、元器件选择等工作，以实现硬件的功能和性能要求。
在软件方面，需要进行系统架构设计、算法设计、程序编写等工作，以实现软件的运行和功能实现。
其次，嵌入式系统设计的流程通常包括需求分析、系统设计、硬件设计、软件设计、集成测试等步骤。
需求分析阶段是根据实际应用需求，确定系统的功能和性能要求，以指导后续的设计工作。
系统设计阶段是根据需求分析结果，进行系统结构、算法、界面等方面的设计，以确定系统的整体框架。
硬件设计阶段是根据系统设计的需求，进行电路设计、电路板布局和元器件选择等工作，以满足硬件的功能和性能要求。
软件设计阶段是根据系统设计的需求，进行系统架构设计、算法设计和程序编写等工作，以实现软件的运行和功能实现。
集成测试阶段是进行系统的整体测试和调试，以确保硬件和软件的各个模块能够正常协作和工作，达到系统设计的要求。
最后，嵌入式系统设计具有广泛的应用案例。
在家电方面，嵌入式系统设计可以实现智能家居控制、家庭安全监测、能源管理等功能。
在汽车方面，嵌入式系统设计可以实现车载娱乐、自动驾驶、智能导航等功能。
在医疗设备方面，嵌入式系统设计可以实现医疗监护、健康监测、远程诊断等功能。
在通信设备方面，嵌入式系统设计可以实现无线通信、网络连接、数据传输等功能。
总的来说，嵌入式系统设计是一门综合性的学科，涉及了电子工程、计算机科学、软件工程等多个领域的知识和技术。
通过嵌入式系统设计，可以实现各种设备的智能化和自动化，提高生产效率、改善生活品质，为社会的发展和进步做出贡献。
嵌入式控制系统原理及设计课件1-2 嵌入式控制系统
嵌入式控制系统原理及设计
1.2.1 嵌入式控制系统的概念
当嵌入式计算机取代比较元件和补偿元件，成为自动控制系统的控制装置核 心部件后，控制系统将发生如下变化。
参考 输入
嵌入式控制装置
ADC
嵌入 式 微处 理器
DAC ADC
放大元件
执行 元件 检测 元件
被控对象
被控 量
嵌入式控制系统原理及设计
1.2.1 嵌入式控制系统的概念
【嵌入式控制系统工作原理】 嵌入式控制器的其他工作任务： （1）系统初始化：为完成基本工作任务设置控制器的硬件和软件环境。 （2）系统状态与故障的检测与诊断：在系统运行过程中，检测其他部件的状态， 以确保这些部件正处理正常状态；当发现系统的部件（如传感器、执行器等） 出现故障时，微处理器能够及时发现并定位故障，确定故障类型及部位，然后 做出相应的应急处理。
嵌入式控制系统原理及设计
1.2.1 嵌入式控制系统的概念
参考 输入
嵌入式控制装置
ADC
嵌入 式 微处 理器
DAC ADC
放大元件
执行 元件 检测 元件
被控对象
被控 量
其次，由于嵌入式计算机只能串行的处理指令，因而控制回路中的信号更新 也由原来的连续，变为离散，即在嵌入式计算机输出更新后信号时，控制回 路的信号发生明显变化。
（2）这些工作在控制系统工作过程中周而复始的进行。 （3）这些工作是微处理器通过执行相关代码完成的。 （4）微处理器执行代码需要一定的时间（T），因而
微处理器的控制量更新是离散的。
开始 读取 输入信 号
读取 被控量 计算 误差 控制 算法
控制 量输出 返回
嵌入式控制系统原理及设计
1.2.2 嵌入式控制系统的工作原理
嵌入式智能家居控制系统的设计
作者 单位 件的开发提供集成的开发环境，从而简化开发 理 ，系 统 还 可 以 根据 用 户 需 求 进 行 ＡＰ Ｐ扩 展 、 厦 门软 件 职 业 技 术 学 院 福 建 省 厦 门 市 步骤，且无需切换 不同的软件开 发工具 。 个性化定制 ，可 以广泛应用于各个 学校 、各个
Ｅ ｍｂ ｅ ｄ ｄ ｅ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ・ 嵌入式技 术
嵌入式智 能家居控制 系统 的设计
文／ 王 菲
从 传 统 家 电到 智 能 家电的转 化 ， 已经给 我们 带 来 了很 多翻 天 覆 地 的 变化 ，从 智 能家 电再到 智 能 家 居 的转 变 ， 必 将 给 人 类 以 新 的惊喜 和 赞叹 。结合 嵌入 式控 制 系 统 和 现 代 网络 通 信 技 术 ， 本 文 以嵌 入 式微 处 理 器 Ｓ ３ Ｃ ２ ４ １ ０为 硬 件 基础 ，选 用 Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ作 为 嵌 入 式 操作 系统，完 成 了家 电控 制 驱 动 程序 的设 计 ，实现 了智 能 家 电的 启 停 控 制 。 这 是 顺 应 家居 发 展 潮 流 的新 变革 ，必将掀 起 智能 产业
Ｃ ＋ ＋ ６ ． ０进 行系 统终端 软件 的设计 与开 发，它 作为一种功能强大的软件编程系统 ，能够为软
本文所 设计的基于 ＲＦ Ｉ Ｄ的嵌入式 智能宿 舍考勤系统 ，不仅提高 了宿舍管理 的安全 管理 工作 的效率 ，同时也 能实 时地进行 出入控 制管
助教 ，长期从 事电子方面教育教学研究 工作
用前景。
系统进行设计与实现。主要功能包括了：
在 本 文 所 设 计 的 嵌 入 式 智 能 宿 舍 考 勤 系 统 中 ，前 端 软 件 采 用 的 是 美 国 微 软 公 司
嵌入式设备控制系统的设计与实现
嵌入式设备控制系统的设计与实现随着科技的不断发展，嵌入式系统越来越得到人们的关注。
嵌入式系统是指嵌入到其他的控制系统中，以完成一定任务的系统。
它广泛应用于智能家居、智能化工业、智能化医疗等多个领域。
其中，嵌入式设备控制系统是其中一种重要的应用。
本文将从嵌入式设备控制系统的设计和实现两方面，详细介绍其技术特点和设计过程。
一、嵌入式设备控制系统的技术特点嵌入式设备控制系统最大的特点就是它一般运行在嵌入式操作系统上，其开发环境相对于普通计算机做了很多的限制。
一些常见的特点如下：1. 硬件平台有限：嵌入式系统的硬件资源有限，如存储空间、计算资源等，在进行设计时需要考虑这些限制。
2. 实时性要求高：珠在很多控制场景中，时间非常重要，控制过程必须及时响应，否则将会影响整个控制系统的稳定性。
3. 对外接口限制：嵌入式设备通常没有显示器和键盘，需要通过一定的接口与外部设备通讯，如串口、网络等。
以上是嵌入式设备控制系统最常见的技术特点。
针对这些特点，我们需要在设计时，对控制过程的实时性、硬件资源的优化做出充分的考虑。
二、嵌入式设备控制系统的设计流程对于嵌入式设备控制系统的设计，我们可按照如下的流程进行。
1. 需求分析：首先我们需要了解控制系统的需求，包括系统的功能、性能、接口等方面。
2. 系统设计：在系统设计方面，我们需要根据实际需求进行系统定级、硬件选型、软件设计等方面的工作。
3. 功能实现：在功能实现方面，我们需要编写软件代码、进行硬件实现，实现系统所设计的功能。
4. 系统测试：最后，我们需要进行系统的测试，包括单元测试、集成测试等方面的工作，确保系统性能和功能完全符合预期。
在上述设计流程中，系统设计和功能实现是最重要的部分。
三、嵌入式设备控制系统的实现过程在嵌入式设备控制系统的实现中，我们需要充分考虑一下几个方面。
1. 选择合适的控制器：嵌入式设备通常需要选择一种小型化的处理器，如ARM、AVR、Freescale等。
嵌入式智能家居控制系统设计
嵌入式智能家居控制系统设计深圳市赛元微电子有限公司 翟冠杰当今世界，科技水平的发展突飞猛进，科技成果也开始进入大家的生活中，在智能家居方面表现异常活跃，发展速度迅猛。
高科技也为人们追求更加舒适的高品质生活提供了保障。
传统的家居控制系统存在着能耗高、效率低下等不足。
笔者对嵌入式智能家居的控制系统进行了设计与分析，涉及处理器设计、无线射频系统设计、传感器设计、液晶显示设备设计、电源系统设计、监控系统设计等系统。
为智能家居技术的相关研究和该技术的发展提供了有益的参考。
随着科技的发展和人们对生活质量要求的提高，嵌入式智能家居控制系统能够为人们提供更加便捷舒适的生活环境。
智能家居控制系统涉及到的技术较多，其中软件系统和硬件系统有存在较多分支，每一个环节对于智能控制系统的有效运行都至关重要，因此笔者着重对嵌入式智能家居控制系统中的软件设计和硬件设计进行了分析研究。
1 嵌入式智能家居控制系统的硬件设计分析笔者对智能家居控制系统进行了深入研究分析，同时对嵌入式系统进行了相应的研究，最终形成了嵌入式智能家居控制系统，使用者可以利用该系统对室内的温度范围、各种气体含量、照明灯具使用情况、门禁远程控制开关等进行操控。
目前较好的智能家居控制系统有多芯片的嵌入处理系统和单芯片的嵌入系统，目前较为常用的单芯片的微型处理装置嵌入系统。
笔者设计研究的单芯片的嵌入式智能家居控制系统主要由处理器设计、无线射频系统设计、传感器设计、液晶显示设备设计、电源系统设计、监控系统设计等部分组成，其工作原理结构示意图如图1所示。
图1 嵌入式家居控制系统原理示意图1.1 处理器设计嵌入式智能家居控制系统中最为重要的部分是处理器的设计研发，笔者设计的处理器采用了三十二位的中央式处理器，其型号为ARM Cortex-M3，该型号的中央处理器相比之下在价格费用、功能消耗、性能品质、快速反馈等方面具有较大优势，该处理器与ARM7处理器耦合后能够更好地发挥低能耗、高性能等优势。
控制系统中的嵌入式控制器设计与应用
控制系统中的嵌入式控制器设计与应用内容描述：在控制系统中，嵌入式控制器的设计和应用是一个重要的课题。
本文将就嵌入式控制器的基本原理、设计方法和应用案例进行探讨，以期为读者提供相关知识和技术指导。
一、嵌入式控制器的基本原理嵌入式控制器是一种集成了控制逻辑、数据存储和通信功能的微型计算机系统。
它以单片机作为核心芯片，通过外部接口与传感器、执行器等硬件设备进行连接与通信。
嵌入式控制器的基本原理包括控制算法设计、硬件接口设计和软件开发等方面。
1. 控制算法设计控制算法是嵌入式控制器的核心部分，它决定了系统对输入信号的响应和输出信号的控制方式。
常见的控制算法包括比例积分微分（PID）控制、模糊控制和神经网络控制等。
在嵌入式控制器设计中，需要根据实际应用需求选择合适的控制算法，并对其进行调试和优化。
2. 硬件接口设计硬件接口设计是将嵌入式控制器与外界设备进行连接的关键步骤。
它包括模拟量输入输出接口、数字量输入输出接口和通信接口等。
在设计过程中，需要考虑嵌入式控制器与外部设备的电气兼容性、抗干扰能力以及通信速率等因素。
3. 软件开发软件开发是嵌入式控制器实现功能的重要手段。
常用的开发工具和语言包括C语言、汇编语言和嵌入式系统集成环境（IDE）等。
在软件开发过程中，需要进行编译、链接和调试等环节，以确保嵌入式控制器的稳定性和可靠性。
二、嵌入式控制器的设计方法嵌入式控制器的设计方法多种多样，根据应用需求和技术条件的不同，可以选择不同的设计方法。
1. 单片机设计单片机是嵌入式控制器的核心芯片，采用单片机设计是一种常见的方法。
它具有成本低、体积小、功耗低等优点，并且可以通过外部接口实现与其他硬件设备的连接。
2. 专用芯片设计对于某些特定的应用场景，可以采用专用芯片设计的方法。
专用芯片集成了特定的硬件和软件功能，可以提高系统的性能和可靠性。
3. 通用处理器设计在复杂的控制系统中，可以采用通用处理器设计的方法。
通用处理器具有较强的计算和通信能力，可以通过软件实现各种控制算法和接口功能。
(完整word版)嵌入式系统课程设计_基于SOPC的彩灯控制器设计
各专业全套优秀毕业设计图纸湖南工程学院课程设计课程名称嵌入式系统课程设计课题名称基于SOPC的彩灯控制器设计专业电子科学与技术班级1102 班学号2011010402姓名德指导教师李延平2014 年12 月08 日湖南工程学院课程设计任务书课程名称：嵌入式系统课程设计题目：基于SOPC的彩灯控制器设计专业班级：电科1102 班学生姓名：学号：指导老师：李延平审批：任务书下达日期2014年11 月24日设计完成日期2014年12月08日目录1 设计思路 (1)2 系统框图 (1)3 NiosII软核配置 (1)4 原理图设计 (3)5 软件设计 (3)5.1 工程创建 (3)5.2 程序设计 (4)5.3 控制流程图 (4)5.4 软件调试 (5)6 实物演示 (5)7 结束语 (6)8 参考文献 (6)9 附录 (7)1 设计思路完整的基于Nios的SOPC系统是一个软硬件复合的系统，在开发时可以分为硬件和软件两个部分。
本设计通过QuartusII软件内置的SOPC Builder定制一个基于NIOS II软核的SOPC系统，加入必要的存储器及IO，然后编写动态扫描程序对PIO进行操作来完成彩灯动态显示的功能。
本系统的软件设计在基于Eclipse的Nios Ⅱ集成开发环境 (IDE）上进行开发，编写彩灯控制器程序，实现8个LED多种样式亮灭的变换。
2 系统框图图1 基于NiosII 软核的SOPC彩灯控制系统框图3 NiosII软核配置按照彩灯控制系统框图用SOPC Builder 定制Nios II 系统。
本系统包含“CPU、onchip_ROM、onchip_RAM、LED_PIO、CONTROL”。
添加NiosIICPU Core 。
Nios II 有三种标准:经济型、标准型、全功能型。
这里选择经济型。
分别添加片内RAM、片内ROM“。
添加IO 口,8 位输出,对应开发板上8 个LED；1位输入，对应开发板上的按键。
嵌入式智能家居控制器的设计
嵌入式智能家居控制器的设计1智能家居控制系统的概述随着计算机控制技术、通信技术的不断发展，人们更加关注生活环境的舒适性和安全性.人们期望智能化的生活家居环境，因此设计一套智能家居控制系统显得十分必要.人们对家居的要求早已不只是物理空间，更为关注的是一个安全、方便、舒适的居家环境。
家居智能化技术起源于美国，它是以家为平台进行设计的。
智能家居控制系统是以HFC、以太网、现场总线、公共电话网、无线网的传输网络为物理平台，计算机网络技术为技术平台，现场总线为应用操作平台，构成一个完整的集家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范等功能的控制系统。
大型的智能家居控制器的组成:系统服务器、各种路由器、家庭控制器、电缆调制解调器头端设备CMTS、各种探测器、交换机、通讯器、无线收发器、各种传感器、交换机、各种执行机构、打印机等主要部分组成。
在分析了国内外智能家居控制器的发展现状之后,针对监视家庭的设施(本地或远程)和控制家庭的设施（本地或远程)的要求，设计了ARM嵌入式智能家居控制器的整体方案和布局。
结合自己所学的内容，对部分内容进行了具体阐述。
本文提出了一个实现智能家具的方案：将GPRS模块与Window CE 操作系统相结合，外加各种床干起组成了一个智能家居系统，同时，详细介绍了基于宿主机-目标机的交叉开发环境,在PC机上安装Windows 4.2，利用微软提供的platform builder 4.2工具，安装目标平台的BSP及定制Windows CE 操作系统内核影像，然后下载内核影像文件到ARM9目标板，最后利用Active Syne同步软件通过USB电缆使开发板与PC互相通信.利用Embedded visual C开发工具完成信息收集、命令处理、GPRS通信模块的设计。
2智能家居控制器总体设计2。
1系统总体设计与分析本设计属于单片机应用系统。
确定单片机控制系统总体方案，是进行系统设计最重要、最关键的一步。
嵌入式智能家居控制系统软件设计说明书
本科生毕业设计（论文）开题报告论文题目：嵌入式智能家居控制系统软件设计学院：电气工程学院专业班级：自动化1204学生姓名：刘芳春学号： 120302433导师姓名：王通开题时间：2016年 3 月 18 日1.课题背景及意义1.1课题研究背景、目的及意义目前.几乎所有家庭都有使用各种电器设备.电视、电灯、空调、冰箱等。
然而.就当前情况来说.这些设备总是被看成单个的、独立的个体使用.而极少出现一个专门的系统来管理它们、或是将它们糅合为一个具有一定“智慧”的设备集合体。
这不仅使得设备使用者不得不在控制和管理这些设备上消耗大量时间和精力. 而且容易造成设备使用效率不高. 浪费宝贵的能源.这不符合节能环保的国家政策方针。
基于这个事实.智能家居的概念应运而生。
智能家居又被人们称智能住宅[1]. 在国外也叫做 Smart Home 。
智能家居是以个人住所为单位.以控制技术、通信技术计算机技术为基础.以提升人们的日常家居生活为目的的家居控制和管理系统[2]。
由于智能家居是一个最近才得到快速发展的行业.当前有许多地方并未得到充分的研究.也有许多研究成果并未能转化成为实际产品。
探寻其本质因素有两个。
其一.大多数已有的智能家居产品是针对高消费人群设计和开发的.而没有顾及到占人口绝大多数的低端消费人群。
因此.其市场本身就不会太大。
其二.许多开发出来的产品在性能上并不完全让消费者满意。
当前已有的产品中的大多数.或是存在功能单调、或是存在使用不方便等各种缺乏吸引力的不足之处。
为了改善这一现状.软件部分设计就成了必不可少的工作.软件部分以软件开发平台为核心.向上提供应用编程接口.向下屏蔽具体硬件特性的板级支持包。
嵌入式系统中.软件和硬件紧密配合.协调工作.共同完成系统预定的功能。
嵌入式软件是应用程序和操作系统两种软件的一体化程序。
对于嵌入式软件而言.系统软件和应用软件的界限并不明显.原因在于嵌入式环境下应用系统的配置差别较大.所需操作系统裁剪配置不同.I/O 操作没有标准化.驱动程序通常需要自行设计[3,4]。
嵌入式控制系统原理及设计课件4-2 嵌入式系统硬件设计
4.2.2 PCB图设计的基本规则
嵌入式控制系统原理及设计
1. PCB布局的基本规则
（7）发热元器件一般应均匀分布，以利于单板和整机散热；温度敏感器件应远离 发热量大的元器件。
（8）在放置元器件时，要考虑元器件的实际尺寸大小（所占面积和高度）、元器 件之间的相对位置，以保证电路板的电气性能和生产安装的可行性和便利性同时， 应该在保证上面原则能够体现的前提下，适当修改器件的摆放，使之整齐美观，如 同样的器件要摆放整齐、方向一致，不能摆得“错落有致”。
嵌入式控制系统原理及设计
第4章 嵌入式控制系统设计基础
4.2 嵌入式系统硬件设计
4.2.1 原理图设计的基本原则
嵌入式控制系统原理及设计
• 原理图设计是产品设计的理论基础，一份规范的原理图对PCB设计具有指 导性意义，是做好一款产品的基础。
• 原理图设计基本要求：规范、清晰、准确、易读。 • 原理图设计概要地包括器件选型、电路连线、电路检查等环节。
4.2.2 PCB图设计的基本规则
嵌入式控制系统原理及设计
2. PCB布线的基本规则
（5）任何信号线都不要形成环路，如不可避免，环路应尽量小。 （6）信号线的过孔要尽量少，过孔尺寸一般采用1.27mm/0.7mm（50mil/28mil）； 当布线密度较高时，过孔尺寸可适当减小，但不宜过小，可考虑采用1.0mm/0.6mm （40mil/24mil）。 （7）同一网络的布线宽度应保持一致，关键的线尽量短而粗，并在两边加上保护 地。
型号的后缀字母来区分，当然不同的厂家后缀字母的含义也不一样。
4.2.1 原理图设计的基本原则
嵌入式控制系统原理及设计
（2）微处理器的架构及性能 • 微处理器架构主要指嵌入式微处理的内核架构，目前商用嵌入式微处理器
嵌入式控制系统原理及设计课件4-1 嵌入式控制系统的设计方法
确定 研发总 目标 需求 分析
可行 性分析 系统 概要设 计
系 统 总 体 框 架
软 硬 件 划 分
处 理 器 选 型
软 件 平 台 选 概要设 计
软件 概要设 计
原理 图设计 仿真 验证 P C B绘制
软
算法 流程设 计
硬
件
接
软件 编码
口
设
计
调试
制板 与测试
软件 测试
率、响应时限、动态性能指标、稳态性能指标等。
4.1.2 软硬件协同设计技术
嵌入式控制系统原理及设计
1.产品定义 （3）可行性分析 • 可行性分析回答：用户提出的问题是否可解？可解的价值如何？ • 可行性分析用以确定在现有的技术、法律、市场等条件和约束下，是否
存在行之有效的方法，解决本项目研发过程中可能遭遇到的技术、法律 等问题，解决这些问题带来的附加成本是否在承受范围内。
需求，并将用户的要求准确、完整的描述。
4.1.2 软硬件协同设计技术
嵌入式控制系统原理及设计
1.产品定义 2）需求分析 • 需求分析回答：所设计的系统做什么？ • 系统需求一般分为功能性需求和非功能性需求两方面。 • 功能性需求是系统的基本功能，如输入输出信号、操作方式、功能等； • 非功能性需求包括系统性能、成本、功耗、体积、重量等因素。 • 此外，作为控制系统，一般还需要考虑实时性性能指标、控制指标，如采样频
4.1.2 软硬件协同设计技术
• 传统的系统设计模式一般采用瀑布式开发 模式。
• 先完成硬件部分的设计工作，然后依据硬 件设计平台开发相应的软件，再进行系统 功能的调试、性能测试等工作。
嵌入式控制系统原理及设计
开始 系统定义 总体设计方案 硬件电路设计&实现 软件设计与编码 系统集成
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嵌入式控制器硬件设计
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嵌入式控制器硬件设计
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