嵌入式智能压力试验机测控系统的研究

论文摘要

压力试验机作为检测产品力学性能的主要试验仪器，是量大面广的检测设备，广泛应用于我国的钢铁、建材、冶金和化工等行业。随着自动化技术、电子技术和计算机技术的发展，压力试验机测控系统已不再是简单的硬件实体，而是硬件和软件相结合的复杂系统。它不仅需要具有高精度和高可靠性，而且还要具有良好的人机交互平台、实时监控试验过程的控制软件、优越的数据处理和网络传输等功能。现有的压力试验机通常外接一台PC机，并安装相应的软件来构建测控系统。这种方案造成了硬件资源的浪费、成本的增加、稳定性及可靠性降低、可扩展性和可维护性比较差等诸多缺点。因此，许多试验机生产厂家迫切要求开发新一代的压力试验机测控系统。正是在这样的背景之下，本文提出了利用嵌入式技术构建压力试验机测控系统的研究方案，并设计和实现了嵌入式智能压力试验机测控系统。这是一项很有实际意义的工作。其中主要研究工作包括如下部分：1．对压力试验机测控系统的研究现状和发展趋势进行了详细的综述，深入阐述了压力试验机测控系统的工作原理和关键技术，分析了当前系统存在的不足。2．提出了嵌入式微处理器+嵌入式Linux操作系统+嵌入式GUI+嵌入式数据库的测控系统研究方案，并论述了该方案的先进性和优越性。该方案也为相关智能仪器的升级改造提供了一个基本框架。3．深入研究嵌入式硬件技术，采用基于ARM9内核的S3C2410作为系统处理器，设计了压力试验机测控系统硬件平台。该硬件平台具有资源利用率高、成本低、可靠性高、可扩展性强等特点。4．深刻剖析了嵌入式Linux的特点、内核结构、运作机理，针对压力试验机测控系统实际需求，定制了嵌入式Linux系统，对其内核进行了必要的改进，开发了一些相关的驱动程序，并成功移植到硬件平台上。在此基础上，建立Yaffs文件系统，Ot／Embedded图形用户接口（GUI）和SQLite数据库管理系统，从而完成系统软件平台的构建。5．研究和开发了压力试验机测控智能分析软件。该软件界面友好、操作方便、网络功能强大，利用最小二乘法等算法进行试验曲线的实时分析，实现了对试验机加载曲线的智能评价功能。深入研究了嵌入式Linux网络技术，采用服务器／客户端模式，实现了试验信息的网络传输功能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文选题的目的和意义
• 1.2 压力试验机测控系统的研究现状和发展趋势
• 1.2.1 研究现状
• 1.2.2 发展趋势
• 1.3 论文的主要研究工作和章节安排
• 第二章 压力试验机测控系统工作原理
• 2.1 引言
• 2.2 下位机测控系统工作原理
• 2.2.1 系统构成及原理
• 2.2.2 系统自动控制原理
• 2.3 上位机测控系统工作原理
• 2.4 本章小结
• 第三章 压力试验机测控系统总体方案
• 3.1 引言
• 3.2 ARM9微处理器
• 3.3 嵌入式Linux操作系统
• 3.3.1 嵌入式Linux操作系统分析
• 3.3.2 嵌入式Linux符合本系统要求
• 3.4 嵌入式图形用户接口（GUI）
• 3.4.1 嵌入式linux平台上常见的GUI分析
• 3.4.2 Qt/Embedded适合本系统要求
• 3.5 SQLite嵌入式数据库
• 3.6 本章小结
• 第四章 压力试验机测控系统硬件平台设计
• 4.1 硬件平台整体设计
• 4.2 主要功能模块设计
• 4.2.1 处理器模块
• 4.2.2 SDRAM模块
• 4.2.3 FLASH模块
• 4.2.4 LCD模块
• 4.2.5 UART接口模块
• 4.2.6 USB接口模块
• 4.2.7 以太网接口模块
• 4.3 本章小结
• 第五章 压力试验机测控系统软件平台设计
• 5.1 交叉编译环境的建立
• 5.2 嵌入式linux操作系统的裁减和移植
• 5.2.1 准备内核
• 5.2.2 配置内核
• 5.2.3 编译内核
• 5.2.4 运行与调试内核
• 5.3 文件系统的建立
• 5.3.1 根文件系统
• 5.3.2 文件系统类型
• 5.4 基于Qt/Embedded的GUI平台和开发环境的建立
• 5.4.1 Qt/Embedded GUI平台的建立
• 5.4.2 Qt/Embedded开发环境的建立
• 5.5 SQLite嵌入式数据库的移植和使用
• 5.5.1 SQLite嵌入式数据库的移植
• 5.5.2 SQLite嵌入式数据库的使用
• 5.6 本章小结
• 第六章 压力试验机测控系统应用软件设计与实现
• 6.1 应用软件总体设计
• 6.1.1 软件需求分析
• 6.1.2 软件整体结构规划
• 6.2 主要功能模块设计与实现
• 6.2.1 串口通信模块
• 6.2.2 试验机控制模块
• 6.2.3 数据处理模块
• 6.2.4 数据库管理模块
• 6.2.5 报告打印模块
• 6.2.6 网络通信模块
• 6.3 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 工作总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录