基于嵌入式ARM-Linux和ZigBee的自动煮糖控制系统的设计

论文摘要

中国作为世界上八个产糖大国之一,但其制糖业水平还比较落后,目前国内现有的大部分蔗糖制炼生产线都还处于人工操作阶段。这种人工操作方式常常由于操作工人综合素质和煮糖操作经验的参差不齐而导致技术指标观察不及时、开关入料阀门的时机掌握不当,从而影响了产品质量的稳定和制糖企业经济效益的提高。本文根据目前国内大部分煮糖制炼生产线都是以人工操作为主的情况和针对蔗糖制炼生产线高温、潮湿、电磁干扰和硫化气体共存这一恶劣环境特点,为实现制糖制炼过程的自动化,提高产品的质量和生产的效率,设计了基于嵌入式ARM-Linux和ZigBee的自动煮糖控制系统。论文的主要内容包括以下几点:第一,借助ZigBee技术为自动煮糖控制系统搭建了树状拓扑结构的网络监控平台,并详细介绍了ZigBee网络中协调器、路由器和终端节点的软硬件开发与设计。第二,成功地把嵌入式Linux操作系统移植到自动煮糖控制系统的协调器,并根据煮糖工艺的需求,完成了LCD触摸屏、USB、SD卡、ZigBee、网卡等在内的驱动程序开发。第三,采用Qt相关技术设计了自动煮糖控制系统的人机交互非常友好的图形化界面。为满足不同工作人群的需求,系统实现了Qt国际化、多国语言动态切换以及软键盘输入等功能,极大地方便了操作工人的使用与操作。第四,借助嵌入式数据库SQLite实现了对现场采集数据的保存和读取功能,方便以后的查阅与管理,为管理人员统计每罐糖用料情况,计算出糖率等提供了可靠的方法与依据。同时也增加了数据的安全性,为下一步的应用开发做好了准备。测试表明:系统运行稳定,能够达到预期的效果,实现了煮糖过程的自动化。与目前国内外现有的大多数自动煮糖控制系统都是基于传统布线的基础上实现煮糖过程的自动化相比,本文设计的基于嵌入式ARM-Linux和ZigBee自动煮糖控制系统不仅节省了布线成本,而且可以很好的克服了布线困难以及制炼车间恶劣环境对电缆线的腐蚀影响,安装、维护、扩展方便灵活,对整个煮糖过程自动化的实现有着重大的意义。同时也对改变国内现有的大部分制炼生产线以人工操作为主这一状况,提高国内制糖自动化水平也起着积极的推动作用,具有极好的实际应用价值和广阔的市场前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景与意义
• 1.2 课题相关技术发展状况
• 1.2.1 自动化煮糖发展状况
• 1.2.2 嵌入式系统发展状况
• 1.2.3 短距离无线通信技术发展状况
• 1.3 课题的研究目标与创新点
• 1.3.1 课题的研究目标
• 1.3.2 论文的创新点
• 1.4 论文的结构安排
• 第二章 嵌入式ARM-Linux和Zigbee 自动煮糖控制系统的总体设计
• 2.1 自动煮糖控制系统的总体设计与功能分析
• 2.1.1 系统方案的选择
• 2.1.2 系统的总体设计框架与功能分析
• 2.2 自动煮糖控制系统不同模块功能分析与硬件设计
• 2.2.1 协调器功能分析与硬件设计
• 2.2.2 路由器功能分析与硬件设计
• 2.2.3 终端设备功能分析与硬件设计
• 2.3 自动煮糖控制系统软件设计
• 2.3.1 ZigBee 通信网络的组建
• 2.3.2 协调器节点软件设计
• 2.3.3 路由器节点软件设计
• 2.3.4 终端节点软件设计
• 2.4 关键问题讨论与解决
• 2.5 本章小结
• 第三章 自动煮糖控制系统协调器系统移植与驱动程序开发
• 3.1 嵌入式Linux 操作系统移植到协调器
• 3.1.1 交叉编译环境的建立
• 3.1.2 嵌入式系统的BootLoader 移植
• 3.1.3 Linux 内核移植
• 3.1.4 根文件系统的制作
• 3.2 自动煮糖控制系统协调器核心驱动程序设计
• 3.2.1 Linux 设备驱动程序介绍
• 3.2.2 Linux 内核模块编程
• 3.2.3 系统核心模块驱动程序的设计
• 3.3 关键问题讨论与解决
• 3.4 本章小结
• 第四章 自动煮糖控制系统协调器GUI 应用程序设计
• 4.1 嵌入式GUI 系统的选择
• 4.2 Qtopia Core 相关开发环境的建立
• 4.2.1 Qtopia Core 开发环境的介绍
• 4.2.2 触摸屏tslib 移植
• 4.2.3 Qtopia Core 移植
• 4.3 自动煮糖控制系统GUI 设计
• 4.3.1 自动煮糖控制系统GUI 整体设计
• 4.3.2 自动煮糖控制系统GUI 界面开发流程
• 4.3.3 Qt 国际化与多国语言动态切换
• 4.4 嵌入式数据库SQLite 的应用
• 4.4.1 嵌入式数据库的选择
• 4.4.2 嵌入式数据库SQLite 移植
• 4.4.3 嵌入式数据库SQLite 的使用
• 4.5 关键问题讨论与解决
• 4.6 本章小结
• 第五章 系统测试
• 5.1 ZigBee 网络测试
• 5.2 系统整体测试
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文工作总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者在攻读硕士期间的主要研究成果
• 附录