基于DSP的分析仪器智能测控平台的研究

论文摘要

现代分析仪器以准确地表征物质的特性及其变化过程为目标,为人们提供了不断深入认识自然和改造自然的保证。各行各业都需要运用分析数据控制产品的生产过程和表征产品的质量。目前传统分析仪表正在更新换代,向数字化,智能化方向迈进。作者针对智能化便携式分析仪器,分别对基于80C196kc 单片机和基于LF2407A 的嵌入式测控平台进行了研究和设计,分析了这两种平台的异同及各自性能上的特点,提出了该平台未来的性能扩展方向。目前该平台已应用到实际生产使用中,并取得了较好的实用效果。本文主要包括以下内容: 首先,本文对分析仪器的定义及发展进行了回顾,介绍了监测分析仪器的基本现状及其发展重点,并阐述了监测分析仪器作为高科技产品的发展前景,从而给出了作者的研究背景及主要工作。接着,本文以作者参与的南京工业大学自动化学院和南京分析仪器厂联合开发的基于Intel 80C196kc 单片机的“便携式多组分分析仪器智能测控平台”项目为背景,系统的介绍该嵌入式测控平台的软硬件设计及其功能。该平台采用模块化设计,包括译码电路、LCD 液晶显示、键盘、A/D 采样电路、I2 C总线储存器、时钟芯片等。该项目已通过南京市经济委员会的新产品新技术鉴定,并于日前获得南京市科技进步三等奖,现已投入批量生产销售,取得了良好的社会效益和经济效益。在此基础上,考虑到对原测控平台性能的提高,作者对新型数字信号处理器DSP 的硬件组成和性能进行了研究,并提出了基于LF2407A 的实现上述平台功能的软硬件设计方案。实验证明,该平台的设计方案获得了良好的性能,满足了产品更新换代的需求。与此同时,作者系统全面地比较了以上两种测控平台的差异,分析了研发基于DSP 的嵌入式测控平台的意义和必要性。本文的最后,作者从系统硬、软件两方面对全文的研究工作进行了总结,并对该嵌入式测控平台进行了展望,提出了有待于进一步深入研究的若干方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 监测分析仪器简介
• 1.1.1 国内外分析仪器现状
• 1.1.2 监测分析仪器发展重点
• 1.1.3 监测分析仪器发展趋势
• 1.2 嵌入式系统简介
• 1.2.1 嵌入式处理器
• 1.2.2 嵌入式操作系统
• 1.3 嵌入式实时系统在仪器仪表领域的应用
• 1.4 目前国内仪器仪表领域的嵌入式系统的硬件平台
• 1.5 课题的提出及本人的主要工作
• 第二章 基于80C196kc 的分析仪器智能测控平台
• 2.1 分析仪器智能测控平台简介
• 2.1.1 分析仪器结构及工作原理
• 2.1.2 测控平台功能简介
• 2.1.3 开发分析仪器测控平台的意义
• 2.2 基于80C196KC 测控平台的硬件结构设计
• 2.3 基于80C196KC 测控平台的软件结构设计
• 2.4 各功能模块软硬件设计
• 2.4.1 嵌入式系统中单片机的选择
• 2.4.2 存储器模块
• 2.4.3 A
• 2.4.4 LCD 液晶显示模块
• 2.4.5 红外打印及串口通讯模块
• 2.4.6 电源启动及转换电路
• 2.4.7 时钟模块
• 2.4.8 滤波及抗干扰措施
• 2.4.9 其他主要功能
• 2.5 测控平台在DH-9086 便携式多组分烟气分析仪上的应用
• 2.6 结论
• 第三章 基于DSP——LF2407A 的分析仪器智能测控平台
• 3.1 DSP 简介
• 3.1.1 数字信号处理的发展历程
• 3.1.2 DSP 控制器基本工作原理
• 3.1.3 DSP 的开发特点
• 3.1.4 DSP 的应用范围
• 3.1.5 DSP 的发展方向
• 3.2 基于DSP 测控平台的研究背景与意义
• 3.2.1 基于80C196KC 测控平台自身的弱点
• 3.2.2 普通单片机的局限性
• 3.2.3 DSP 的结构特性及主要优势
• 3.3 平台中央处理器——TMS320LF2407A DSP
• 3.4 平台软硬件总体设计
• 3.5 各功能模块软硬件设计
• 3.5.1 存储器模块
• 3.5.2 LCD 液晶显示模块
• 3.5.3 A
• 3.5.4 时钟模块
• 3.6 测控平台性能扩展
• 第四章 总结与展望
• 4.1 总结
• 4.2 研究课题的特点
• 4.3 课题的研究意义
• 4.4 课题创新点
• 参考文献
• 作者攻读硕士期间发表的文章
• 作者攻读硕士期间获奖及参与的科研鉴定项目
• 致谢