论文摘要
本文以连铸机结晶器振动检测技术为研究背景，在充分调研了国内外对结晶器振动的监测与故障诊断系统之后，分析了现有检测手段的不足，有针对性地提出手持式结晶器振动检测系统的需求，研制了一套以加速度振动传感器作为应用前端，以MSP430、ARM7的“双CPU”结构作为硬件平台，以uC／OS-Ⅱ嵌入式操作系统进行上层任务调度的手持式结晶器振动检测系统。该系统具有低成本、低功耗、简单易用的特点。可以实现结晶器振动参数的检测，实现结晶器振动形式的检测，协助现场工程师得到钢坯的生产参考。本系统对整个现场监测的任务进行合理的划分，包括上位机、下位机和传感器。其中，上位机包括移植了uC／OS-Ⅱ操作系统的S3C44BOX（ARM7）主模块、SDRAM存储模块、Flash存储模块、液晶显示模块、USB通讯模块等，承担实时数据的处理、采集信号的实时动态显示以及历史数据的上传等；下位机包括电源管理模块、信号滤波处理模块、运放调理电路模块、MSP430F149微控制器模块、串口通讯模块，承担信号的采集、预处理以及上传实时数据等；传感器采用内装IC压电加速度传感器，灵敏度高，安装方便，稳定可靠，便于实现巡检。论文简要介绍了嵌入式系统的相关概念，并根据结晶器振动检测系统的需求进行了软硬件平台的设计；简要介绍了系统硬件平台的调试开发环境。论文重点阐述了系统硬件平台的电路设计和调试、上下位机通讯的软件设计、上位机的启动设计以及系统与PC机的USB通讯设计。最后论文对整个研究工作进行了总结和展望。利用手持式结晶器振动检测系统，可以替代现场利用游标卡尺、秒表标定结晶器振动参数的手段；协助现场工程师准确地获得结晶器振动特征值，形成生产参考，及时发现振动的异常，采取相应的措施。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1. 引言1.2. 结晶器设备在连铸机上的关键作用1.3. 结晶器振动技术的发展与研究1.3.1. 结晶器振动的机理1.3.2. 结晶器振动参数与生产质量的关系1.3.3. 结晶器振动检测技术的发展现状1.3.4. 手持式结晶器振动检测系统研制的必要性1.4. 论文研究的内容、创新点及本论文的结构1.4.1. 论文的研究内容1.4.2. 课题的创新点1.4.3. 论文的组织结构第二章 手持式结晶器振动检测系统的总体架构及软硬件平台设计2.1. 手持式结晶器振动检测系统的需求2.2. 嵌入式技术在手持式设备领域中的应用2.3. 手持式结晶器振动检测系统的总体设计方案2.3.1. 嵌入式硬件平台的架构2.3.1.1. 系统上位机微处理器设计2.3.1.2. 系统下位机微控制器设计2.3.2. 嵌入式软件平台的架构2.3.3. 系统总体方案2.4. 本章小结第三章 结晶器振动检测系统硬件平台设计与调试3.1. 交叉开发环境3.2. 宿主机上的交叉开发软件简介3.2.1. ARM开发工具ADS1.2的介绍3.2.2. MSP430开发工具IAR430的介绍3.3. 调试信道3.3.1. ARM调试转接模块3.3.2. MSP430F149的仿真工具3.4. 系统的目标平台的详细设计3.4.1. 系统下位机前端的调理电路3.4.2. 系统下位机MSP430F149主模块电路3.4.3. 系统上位机子模块设计3.4.3.1. S3C44B0X主模块电路3.4.3.2. 系统SDRAM器件应用电路3.4.3.3. 系统NorFlash器件应用电路3.4.3.4. 系统USB控制器的扩展3.4.3.5. 系统其他模块电路的应用设计3.4.4. 电源管理电路3.5. 本章小结第四章 系统底层软件开发4.1. 上位机Boot-loader模块设计4.1.1. 与Leanboot相关硬件4.1.2. Leanboot的主要功能4.1.3. Leanboot的总体设计与代码分析4.1.3.1. 阶段设计4.1.3.2. 模式设计4.1.3.3. 代码分析4.2. 上下位机数据通讯的流程4.2.1. A/D采样模块4.2.2. 数据发送模块4.2.3. 上下位机串口通讯的实现4.3. 上位机USB模块的功能4.4. 结晶器振动检测系统的测试4.5. 本章小结第五章 系统USB接口设计与实现5.1. USB通信硬件电路支持5.2. USBN9604通信软件程序设计5.2.1. 固件程序的开发5.2.1.1. USB固件的数据结构5.2.1.2. 程序的初始化操作及中断响应5.2.1.3. USB设备请求的处理及端点操作5.2.1.4. 块传输端点操作5.3. Windows下的USB驱动程序设计简介5.4. 本章小结第六章 总结与展望6.1. 研究总结6.2. 相关工作展望参考文献攻读硕士学位期间的科研成果致谢
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