基于ARM的嵌入式液位控制系统的设计与开发林示麟,等基于ARM的嵌入式液位控制系统的设计与开发DesignandDevelopmentofARM2basedEmbeddedLiquidLevelControlSystem林示麟王微周微徐建明(浙江工业大学信息学院,杭州310014)摘要:设计了一种基于ARM7的液位控制系统,实现对液位高度的检测、显示以及控制。系统采用μC/OS2II实时操作系统,通过运用传统的继电自整定方法并加入了单神经元,设计出一种嵌入式PID自整定控制器,免去人工参数整定过程;并结合触摸屏技术和μC/GUI用户图形接口实现良好的人机交互界面。设计出的控制器结构小巧、操作简便。实验表明控制效果良好。关键词:液位控制实时操作系统PID自整定单神经元中图分类号:TP273+.2文献标志码:AAbstract:AliquidlevelcontrolsystembasedonARM7isdevelopedformeasurement,displayandcontroloftheheightofliquidlevel.TheμC/OS2IIreal2timeoperatingsystemisusedinthiscontrolsystemandanembeddedself2tuningPIDcontrollerwithoutmanualparameterstuningisdesignedbyusingtheconventionalrelayself2tuningmethodandsingleneuron.Agoodhuman2machineinterfaceisprovidedwiththecombi2nationoftouchscreenandμC/GUIuser’sgraphicalinterfaces.Thestructureoftheproposedcontrollerissmallandtheoperationissimple.Theexperimentalresultsindicatethattheeffectsofcontrolareexcellent.Keywords:LiquidlevelcontrolReal2timeoperatingsystemSelf2tuningPIDSingleneuron微处理器、转换电路和液晶触摸屏控制电路三部0引言D/A分组成。而系统的软件主要由5个任务组成:①数据液位系统是一个典型的过程实验装置。在化工、采集模块,为防止干扰,采用平均值法对测量值进行滤冶金、医药、航空等领域,液位控制效果的好坏将直接波;②PID自整定模块;③PID运算控制模块;④触摸屏影响到产品的质量。响应模块;⑤数据实时显示模块。本文采用S3C44B0X处理器,运用μC/OS2II实时操作系统和μC/GUI技术设计开发了一个液位控制系统。该系统体积小、耗电少、运行可靠,利用实时操作系统的任务调度保证总是运行当前最高优先级的任务,从而避免以往用前/后台系统实现的液位系统中某些模块图硬件框图得不到及时执行的问题,并且使系统具有很好的扩展1Fig11Blockdiagramofhardware性。与以往的液位系统界面相比,用μC/GUI和触摸屏技术设计的人机界面,更加友好、美观,省去了外围设备1.1硬件设计按钮的设计,控制器结构紧凑,方便用户使用。1.1.1选择S3C44B0X同时本系统采用继电自整定方法实现PID参数的系统的核心部分是S3C44B0X微处理器。自整定,省去了人工设定PID参数的麻烦。引入单神S3C44B0X采用了ARM7TDMI内核,主频高达[2]经元形成自适应PID控制器解决了PID参数在线调整66MHz。内部资源丰富、功能强大,完全可以满足实[3]难的问题,加强了系统的鲁棒性[1],最终实现对液位的时操作系统μC/OS2II移植的条件。检测、显示以及控制功能。1.1.2数据采集和输出控制部分利用S3C44B0X自带的10位ADC可以省去外部1系统的设计与开发A/D转换电路的设计。外部只需液位变送器即可实系统的硬件框图如图1所示,主要由S3C44B0X现数据采集部分,本系统采样周期为1s。液位变送器输出4～20mA的电流信号,转换成S3C44B0X能够接修改稿收到日期:2006-11-15。收的0～215V的电压信号。在S3C44B0X的控制下,第一作者林示麟,男,1983年生,现为浙江工业大学信息学院系统工程专业在读硕士研究生;主要研究方向为嵌入式系统的设计与应用。实时采集液位数据,并对数据进行处理。《自动化仪表》第28卷第5期2007年5月9基于ARM的嵌入式液位