1、引言

溫度在工業(yè)控制中是個(gè)很重要的參量，一個(gè)溫控系統(tǒng)可以純粹是個(gè)小型的控制溫度的系統(tǒng)，也可以是整個(gè)大系統(tǒng)中的一個(gè)部分，但都需要用相應(yīng)的硬件裝置、機(jī)械設(shè)備和控制這些設(shè)備運(yùn)行的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，而影響溫度參量控制的主要因素也是來(lái)自這3個(gè)方面。但在具體設(shè)計(jì)時(shí)，這3個(gè)方面是相互約束又相互補(bǔ)充的，尤其是需要對(duì)溫度瞬間的變化作出相應(yīng)控制的系統(tǒng)，比如在某個(gè)溫度區(qū)間里需要有什么樣的控制精度、溫度斜坡時(shí)間和溫度均勻性等要求，在機(jī)械設(shè)備已經(jīng)限制的情況下，可以通過(guò)對(duì)硬件電路和軟件的設(shè)計(jì)來(lái)彌補(bǔ)。

很多溫度控制系統(tǒng)中，一般選用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，由于每種單片機(jī)一般都有各自的一套開發(fā) 工具，需要花費(fèi)一定時(shí)間和精力去學(xué)習(xí)研究才能掌握，并且相關(guān)的硬件接口設(shè)計(jì)也比較復(fù)雜，而采用PC104作為核心中央處理器，則可將主要精力放在軟件和接口的設(shè)計(jì)上,而且PC104的開發(fā)、維護(hù)和擴(kuò)展都非常方便。PC104與通用的PC和PC/AT標(biāo)準(zhǔn)(IEEEP996)完全兼容，可以很快掌握其軟、硬件的使用，而且他具備嵌入式控制的特殊要求:體積小、成本低、可靠性高、壽命長(zhǎng)、編程調(diào)試方便，配以不同功能的板卡，為嵌入式應(yīng)用提供了標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)平臺(tái)。本文主要介紹了當(dāng)前工控產(chǎn)品中比較廣泛的PC104總線的硬件接口電路的設(shè)計(jì)以及軟件設(shè)計(jì)，并把他作為一個(gè)嵌入式平臺(tái)，運(yùn)用到溫度控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度參量的控制。

2、PC104總線簡(jiǎn)介

PC104總線是專門為嵌入式控制而定義的工業(yè)控制總線，其信號(hào)定義和ISA總線一致，但電氣規(guī)范和機(jī)械規(guī)范卻完全不同，是一種優(yōu)化的小型、堆棧式結(jié)構(gòu)的嵌入式總線標(biāo)準(zhǔn)。PC104與ISA相比具有的一些獨(dú)特的功能主要有：

(1)小尺寸結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)PC104模塊的機(jī)械尺寸是3.6英寸×3.8英寸，即96 ｍｍ×90 ｍｍ。

(2)堆棧式連接去掉總線底板和插板滑道，總線以“針”和“孔”形式層疊連接，即PC104總線模塊之間總線的連接是通過(guò)上層的針和下層的孔相互咬合相連，這種層疊封裝有極好的抗震性。

(3)降低總線驅(qū)動(dòng)電流減少元件數(shù)量和電源消耗，4 ｍＡ總線驅(qū)動(dòng)即可使模塊正常工作，每個(gè)模塊的功耗大約1～2 Ｗ。

3系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
3.1硬件電路設(shè)計(jì)部分

此部分包括PC104CPU模塊，該模塊上主要有CPU芯片、DRAM內(nèi)存、并口、串口、在板支持 可讀寫的固態(tài)盤、看門狗和實(shí)時(shí)時(shí)鐘等,另外還有I/O模塊、A/D模塊、液晶顯示模塊、鍵盤輸入模塊和打印輸出模塊等。系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一塊基板,在其上面布上PC104總線,然后把PC104CPU模塊、I/O模塊、Ａ/Ｄ模塊等模塊通過(guò)堆棧式連接方法構(gòu)成一個(gè)完整的硬件系統(tǒng)。此方法的特點(diǎn)：他是在特定的I/O中插入嵌入式計(jì)算機(jī)而代替以往將I/O擴(kuò)展板插入到計(jì)算機(jī)中的辦法，他體現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。


3.2、軟件設(shè)計(jì)部分

由于PC104CPU模塊支持可讀寫的固態(tài)盤，這種以半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備來(lái)代替通常使用的磁盤驅(qū)動(dòng)器，可以大大提高系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的功耗和成本。本系統(tǒng)中，根據(jù)固態(tài)盤的特點(diǎn)，操作系統(tǒng)軟件采用DOS 6.22，以TuborC 2.0作為開發(fā)環(huán)境，應(yīng)用程序采用C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)。


4、結(jié)語(yǔ)

由于PC104的高集成度和模塊化的特點(diǎn)，使得在開發(fā)周期和開發(fā)工具上比其他的開發(fā)模式有一定的優(yōu)勢(shì)，也為溫控系統(tǒng)提供了一個(gè)方便的嵌入式平臺(tái)。針對(duì)不同的控制系統(tǒng)和控制要求，用戶只要編寫不同的控制算法就可以實(shí)現(xiàn)。