基于ARM的风机和水泵节能系统设计与实现

论文摘要

在各行各业的各类机械与电气设备中风机和水泵配套的电机大约占了电机装机量的60%,耗用电能约占全国发电总量的三分之一,在能源非常紧张的今天,风机水泵节能技术的研究具有非常重要的理论意义和实用价值。在传统的风机和水泵设备中,大部分是根据用户的风量、流量和压力需求,然后使用档风板、阀门、载流、回流和起停电机等方式来调节风机或水泵的气体或液体的流量、压力,这种调节方式存在着不能实现完全自动控制、系统寿命短、震动及噪音大和耗电量大等问题。本文在对风机和水泵的变频调速系统发展现状的研究基础上,结合嵌入式技术、变频调速技术和模糊智能控制技术,对以LPC2478为处理器的风机和水泵的节能控制系统的软硬件进行了研究和实现。该系统表现出良好的风机和水泵自动控制特性和能量节约功能。在本文中,首先对风机的工作特性和其节能运行的原理、交流电动机的变频调速原理和变频器原理进行了分析,然后在分析的基础上给出了系统的软硬件总体设计方案,最后详细阐述了系统硬件和软件的设计和实现。系统在硬件上以LPC2478作为中央处理器,并设计了触摸屏模块、液晶显示模块、存储器模块、温度采集模块、压力采集模块以及控制模块等外围硬件电路;在软件上移植了嵌入式操作系统μC/OS-II和嵌入式图形界面接口软件包ZLG/GUI,完成RTOS任务和模糊控制算法设计。经过测试验证,系统在各个方面均能满足要求,且成本低、功能强,可以在工程实践中推广应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 课题的提出
• 1.3 课题主要研究内容和创新点
• 1.4 论文的组织结构
• 第二章 系统节能原理分析
• 2.1 风机变频调速节能原理
• 2.1.1 风机的工作特性
• 2.1.2 风机节能运行原理分析
• 2.2 异步电动机变频调速原理
• 2.3 变频器原理
• 第三章 系统总体设计
• 3.1 系统需求分析
• 3.1.1 功能需求
• 3.1.2 环境条件
• 3.2 系统主要设计内容分析
• 3.2.1 系统嵌入式处理器选型
• 3.2.2 系统操作系统选型
• 3.2.3 系统嵌入式GUI 软件包选型
• 3.2.4 系统外扩存储器要求分析
• 3.2.5 系统节能要求分析
• 3.3 系统硬件总体设计
• 3.4 系统软件总体设计
• 第四章 系统硬件详细设计
• 4.1 触摸屏模块硬件设计
• 4.2 液晶显示模块硬件设计
• 4.2.1 LPC2478 LCD 控制器
• 4.2.2 液晶显示硬件电路设计
• 4.3 存储器模块硬件设计
• 4.3.1 LPC2478 的外部存储器控制器
• 4.3.2 NOR Flash 模块硬件设计
• 4.3.3 SDRAM 模块硬件设计
• 4.4 温度采集模块硬件设计
• 4.5 压力采集模块硬件设计
• 4.6 控制模块硬件设计
• 第五章 系统软件详细设计
• 5.1 各个硬件模块驱动开发
• 5.1.1 触摸屏模块驱动开发
• 5.1.2 液晶显示模块驱动开发
• 5.1.3 存储器模块驱动开发
• 5.1.4 温度采集模块驱动开发
• 5.1.5 控制模块驱动开发
• 5.2 ZLG/GUI 的的移植实现
• 5.3 系统各个任务的实现
• 5.3.1 数据结构与全局变量
• 5.3.2 系统各个任务的关系
• 5.3.3 初始化任务的实现
• 5.3.4 触摸屏任务的实现
• 5.3.5 控制任务的实现
• 5.3.6 系统参数保存任务的实现
• 5.3.7 界面显示任务的实现
• 5.4 模糊控制算法实现
• 第六章 系统节能性能测试
• 第七章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 在校期间的研究成果及发表的学术论文