基于晶振粗精磨机的单片机实时多任务处理系统模式研究

摘要

晶振粗精磨机是用于晶振加工工艺中的主要设备，其控制系统是一个实时多任务处理系统。本课题通过对此系统分析和设计，总结归纳出一种实时多任务处理系统控制模式。此模式以51系列单片机为控制芯片，以时间片轮询法为调度算法，以模块化编程思想为基础，为设计人员提供了一种“循环设计”的方法。
　　 在晶振粗精磨机系统的设计中，本课题分析和改进了原有的机械结构，并进行了总体方案设计、控制方法选择和硬件电路设计，同时还对硬件系统的安全性和抗干扰性进行了简要的分析，提高可靠性。
　　 在软件系统设计中，通过模块化编程，实现可移植性;应用任务调度程序实现多任务处理;采取抢占式中断实现高实时任务的运行。
　　 在建立实时多任务系统控制模式的过程中，本课题对任务管理、调度器算法、任务模块化处理、资源分配、时间精度分析和模式使用范围做了详尽的说明。将此模式应用于基于51单片机的实时多任务处理系统，可以大大的缩短开发周期，使系统的修改和后期维护更加容易，且具有可移植性和通用性，便于设计人员快速上手，具有很好的发展前景。

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摘要

第一章 绪论

1．1 单片机实时性与多任务要求

1．1．1 单片机多任务要求

1．1．2 单片机实时系统

1．2 晶振粗精磨机的发展现状

1．3 晶振磨削原理

1．4 课题研究内容

第二章 晶振粗精磨机结构分析和改进

2．1 前期方案结构分析

2．1．2 夹持机构

2．1．3 磨削机构

2．1．4 分选机构

2．2 机械结构和磨削方案的改进

2．2．1 夹持机构的改进

2．2．2 磨削进给结构改进

2．2．3 改进机械结构总体方案

2．3 小结

第三章 控制系统总体方案及硬件电路设计

3．1 控制系统总体方案制定

3．2 控制方法选择

3．2．1 进料工序控制方法选择

3．2．2 夹持工序控制方法选择

3．2．3 磨削工序控制方法选择

3．2．4 分选工序控制方法选择

3．3 控制芯片选择及外围电路设计

3．3．1 主芯片选择与总体设计

3．3．2 电源电路设计

3．3．3 键盘显示电路设计

3．3．4 步进电机控制电路设计

3．3．5 气动电磁阀控制电路设计

3．3．6 交流220V开关控制电路设计

3．3．7 传感器接收处理电路设计

3．3．8 串行通讯电路设计

3．3．10 磨削砂轮调速电路设计

3．4 阻抗频率测量模块设计

3．4．1 阻抗处理

3．4．2 频率处理电路设计

3．4．3 测量精度分析

3．5 小结

第四章 系统软件体系设计

4．1 任务分析

4．2 总体设计思想

4．3 任务调度程序设计

4．4 模块程序和接口程序设计

4．4．1 按键扫描和数码管显示

4．4．2 振动盘动作处理

4．4．3 气缸控制

4．4．4 数据通讯和处理

4．4．6 步进电机控制处理

4．4．7 其他模块

4．5 小结

第五章 可靠性分析与调试应用

5．1 安全性设计

5．2 抗干扰设计

5．2．1 电源抗干扰设计

5．2．2 信号采集抗干扰设计

5．2．3 信号控制抗干扰设计

5．2．4 PCB板设计与布线

5．3 系统调试及分析

5．3．1 部分按键功能测试

5．3．2 实时任务相应调试

5．3．3 多任务同步调试

5．3．4 显示测试和其他调试

5．4 晶振粗精磨机PCB板

5．5 小结

第六章 51单片机实时多任务系统控制模式建立

6．1 任务管理程序——调度器

6．1．1 任务处理方式

6．1．2 时间片轮询及实现

6．2 任务分析处理

6．2．1 短任务和长任务的处理

6．2．2 周期任务和单次任务的处理

6．2．3 抢占式中断任务

6．2．4 常用任务

6．3 资源管理分配

6．3．1 引脚使用

6．3．2 存储器的分配

6．3．3 中断的使用

6．4 系统时间精度分析

6．5 模式适用范围

6．6 小结

第七章 结论和前景展望

7．1 本设计所做研究工作

7．2 前景展望

参考文献

在校期间发表论文情况

致谢

附录

学位论文修改说明