基于ARM的便携式烟气分析仪控制器设计

论文摘要

随着经济的快速发展以及环境的不断恶化,对大气中的有害气体成分进行测量不仅能够作为衡量空气质量的指标提供给环保部门同时能够依据提供的数据制定相关规定来保护大气环境。目前国内外便携式烟气分析仪产品大多采用电化学传感器来对烟气气体成分进行测量,采用传统的电化学传感器存在以下两个方面的问题：一是传统的电化学传感器存在寿命短以及测量过程中容易导致系统零点漂移和交叉干扰问题；二是一种电化学传感器只能测量一种气体成分,那么如果需要同时测量多种气体成分就需要多个电化学传感器,这样不仅增加了系统设计成本同时产生了不可便携的问题。基于以上提及的使用电化学传感器烟气分析仪存在的问题,通过阅读大量资料并研究分析,本论文在“不同气体成分(物质)对紫外线光源会进行吸收或辐射”的原理基础上应用光谱分析方法取代电化学传感器来对烟气中不同气体成分进行精确测量。采用光谱分析方法不仅有效解决了传统电化学传感器存在寿命短以及气体测量过程中容易导致零点漂移问题,而且由于不同气体成分对紫外线光源吸收程度不一样,通过光谱分析方法可以同时对多种气体成分浓度进行精确测量而不会产生交叉干扰。本论文通过光谱分析方法搭建特定的硬件平台和软件平台构建嵌入式系统实现对烟气中不同气体成分精确测量并使其测量精度控制在5%以内。本论文的研究与实现不仅是将光谱分析方法引川到嵌入式系统的一次成功应川,同时使用微型光谱分析仪将庞大而复杂的光学系统从实验室引入到便携式的范畴,体现了产品向着智能化、微型化、低功耗等方向的发展趋势,也为便携式烟气分析仪的设计与实现提供了一种新的参考方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景与意义
• 1.2 烟气分析仪国内外现状
• 1.3 论文研究的主要内容
• 1.4 论文章节安排
• 1.5 小结
• 2 系统功能与所用关键技术
• 2.1 系统功能介绍
• 2.2 系统开发环境
• 2.2.1 系统开发环境的搭建
• 2.2.2 启动代码介绍
• 2.3 嵌入式实时操作系统
• 2.3.1 嵌入式实时操作系统开发概述
• 2.3.2 uC/OS-Ⅱ优势及特点
• 2.3.3 uC/OS-Ⅱ在本系统中应用
• 2.4 嵌入式图形开发环境
• 2.4.1 嵌入式图形设计概述
• 2.4.2 uCGUI优势及特点
• 2.4.3 uCGUI在本系统中应用
• 2.5 MAYA2000微型光谱分析仪
• 2.5.1 Maya2000介绍
• 2.5.2 光谱组件操作软件介绍
• 2.5.3 Maya2000在本系统中的应用
• 2.6 VISUAL BASIC和ACCESS 2003
• 2.6.1 Visual Basic技术介绍
• 2.6.2 Access 2003技术介绍
• 2.6.3 Visual Basic和Access 2003在本论文中的应用
• 2.7 小结
• 3 系统总体方案设计
• 3.1 系统总体介绍
• 3.2 系统硬件平台设计与实现
• 3.2.1 系统硬件平台概述
• 3.2.2 系统硬件设计
• 3.3 系统软件平台设计与实现
• 3.3.1 系统软件平台概述
• 3.3.2 uC/OS-Ⅱ移植
• 3.3.3 uCGUI移植
• 3.4 小结
• 4 系统软件实现
• 4.1 系统任务划分
• 4.2 数据采集任务设计与实现
• 4.3 数据处理任务设计与实现
• 4.3.1 定义气体光谱像素值
• 4.3.2 吸收率和浓度计算
• 4.3.3 数据处理流程
• 4.4 数据显示任务设计与实现
• 4.4.1 数据显示流程
• 4.4.2 uCGUI设计显示界面
• 4.5 按键任务设计与实现
• 4.6 上位机数据分析软件设计与实现
• 4.6.1 数据库设计
• 4.6.2 上位机数据分析软件实现
• 4.7 小结
• 5 系统测试
• 5.1 开发环境测试
• 5.2 系统功能测试
• 5.3 小结
• 6 结论
• 6.1 论文完成的工作
• 6.2 论文创新点
• 6.3 论文下一步工作
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢