● 摘要
RD1装置的开发项目以完成其功能动作流程为主要目标，本文以此为任务内容，从组成硬件和功能软件两大方面设计开发了RD1装置的控制系统，主要工作有： 1)设计实现了整个控制系统的硬件架构 设计了由选择、举升、推送等三个基本动作单元组成的基于CAN通信的总线型控制系统。基于模块化的思想、遵循统一的硬件结构分别设计了微控制器的最小系统板、隔离电源板、主板等硬件模块，三者通过插接的形式组合构成各动作单元的控制电路，小型化的设计满足了RD1装置安装空间有限的条件。 设计了手持控制终端的硬件电路，并将其封装于塑料壳体的内部，用以辅助RD1装置现场调试的顺利进行；手持控制终端的液晶显示屏和按钮键盘为用户提供了直观的交互平台。 设计加工了电气控制箱和主控制箱，前者封装了可实现电气逻辑的各类电气元件，为后者提供控制电与功率电的输出；后者封装了各动作单元的控制电路与执行元件的驱动器，在保证电气连接可靠性的基础上，进一步提高了硬件系统的规范性和安全性。 2)开发了自动化动作流程的软件系统 设计了基于任务标记变量的主程序架构，并在此基础上，层次化地规划了硬件驱动层和功能应用层的软件系统结构；以函数的形式封装了各单步动作流程，并为其增加了超时保护；设计了基于双向搜索算法的目标物选择逻辑，制定了双向选择单向锁定的动作模式，结合该动作模式对双向搜索算法进行了优化；采用了单字节中高5位和低3位分别表示目标物的仓匣号和种类的方式对该两种信息进行了单字节编码。 在详细说明RD1装置所使用的CAN通信协议的基础上设计了编码节点地址的CAN指令系统，提高了程序函数的封装性、简化了函数的调用参数，并能有效避免节点地址与动作指令不一致的错误出现。 设计了基于定时中断防抖的矩阵键盘解码方式，在一定程度上减少了传统的延时防抖所带来的代码重复率；定义了窗口结构体变量，使各窗口相互链接为链式结构，从而建立起向上或向下的窗口切换关系。 3)开发了计算机控制终端的界面程序 在Visual Studio 2010集成开发环境下开发了计算机控制终端程序，除具备手持控制终端的所有功能外，还可用于实时显示目标物的位置与种类以及动作状态等信息。程序隐式链接CANUSB模块所提供的动态链接库，实现了对CANUSB模块的操作；采用多线程技术，为CAN消息的接收创建了单独的接收线程，实现了CAN消息接收的实时性与完整性。 4)设计了基于旋转变压器的角位置指示传感器 利用旋转变压器作为绝对式角位置的检测元件，设计了基于AD2S1200旋变解码芯片，以ATmega16微控制器为核心的角位置指示传感器的硬件电路，利用具有高输出电流能力的运算放大器设计了激励信号的缓冲电路，大大减少了元器件数量，实现了小型化设计。 基于用户外形尺寸限制与安装方式要求，设计了包括端面法兰、中间壳体、操作面板、机械转轴等零部件在内的传感器机械壳体，并完成了传感器的装配。 规划了角位置指示传感器的到位指示方式以及EEPROM中的数据存储格式；设计了基于变基准角位置的到位指示比较算法；双按键结合的操作方式实现了允许用户自定义待指示的角位置的功能；最后，基于AD2S1200正常运行、非重复比较静止角位置以及待指示的角位置数不为0等逻辑，总体设计了角位置指示传感器的主程序流程，完成了角位置指示传感器的预定功能。