气体标准物质制备装置的软件设计与实现

论文摘要

随着科学技术和国民经济的高速发展，气体标准物质的需求量急剧增加，采用传统人工手动称量法制备气体标准物质工作强度大、质量保障程度差、效率低的弊端日益显现。本课题针对这些弊端，研究了称量法制备气体标准物质的关键技术，分析自动称量制备装置的工艺流程和功能需求，开发了对称量法制备工艺流程的控制软件，研制了全自动称量法气体标准物质制备装置软件。研制的标准气体制备装置只需通过触摸屏简单输入参数，不需任何人工干预和计算，自动计算各组分气充装质量，根据原料气瓶与制备气瓶气压差自动控制制备最佳充气流量，完成称量制备的全部工作，并且根据实际充装质量完成制备浓度定值计算和浓度定值不确定度评定。本系统采用自下而上的四层控制架构，从设备层到控制层，再到人机交互层，最后到信息管理层，结构清晰明朗。控制硬件使用内置有12位ADC的单片机C8051F410，完成数据4路压力采集，同时控制4路阀门，软件使用Keil Software公司出品keil使用C语言对下位机驱动编程，上位机下位机采用RS232通讯。人机交互层采用三星公司的ARM11结构的S3C6410微处理器，操作系统采用微软公司嵌入式、移动计算平台的基础Windows CE6.0嵌入式系统，在VisualStudio2008环境进行嵌入式软件设计，使用5.6寸触摸屏作为数据显示和用户交互输入。实现如下功能：1.数据库：贮存常用60种气体的摩尔质量、不同气体在不同气压差Δp下球阀开启角度(流量)表、工艺要求参数、各计算公式等资料；2.数据分析处理功能：将适时采集的各工种参数与工艺要求参数进行比较分析，确定执行程序，进行制备结果计算；3.数据采集功能：适时采集各气瓶气压、制备瓶质量等参数；4.执行功能：根据工艺要求和数据分析结果选择执行适当程序，完成气体标准物质制备。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 气体制备方法概述
• 1.2.1 动态体积法
• 1.2.2 静态配气法
• 1.2.3 国内外研究动态
• 1.3 主要研究内容
• 第二章 系统的需求分析和方案设计
• 2.1 系统的需求分析
• 2.1.1 参数处理的需求
• 2.1.2 充装流量的控制需求
• 2.1.3 结果处理的需求
• 2.1.4 安全保护的需求
• 2.2 总体方案设计
• 2.2.1 工作流程设计
• 2.2.2 系统构架设计
• 2.2.3 软件设计总思路
• 2.2.4 自动充气模块设计思路
• 2.3 本章小结
• 第三章 软件的设计与实现
• 3.1 硬件平台及开发工具简介
• 3.1.1 硬件平台
• 3.1.2 开发工具
• 3.2 下位机软件的设计与实现
• 3.2.1 下位机程序总流程设计
• 3.2.2 驱动程序
• 3.2.3 ADC 模数转换程序
• 3.2.4 阀门控制程序
• 3.2.5 上下位机之间通信程序
• 3.3 上位机软件的设计与实现
• 3.3.1 工程的建立
• 3.3.2 界面的规划
• 3.3.3 控件的设计
• 3.3.4 主界面设计
• 3.3.5 阀门手动操作面板设计
• 3.3.6 参数设置操作
• 3.3.7 数字键盘界面设计
• 3.3.8 自动充气程序设计
• 3.3.9 气压压力传感器校准
• 3.4 信息管理层的设计与实现
• 3.4.1 功能模块
• 3.4.2 数据库结构设计
• 3.5 本章小结
• 第四章 制备装置软件测试与评价
• 4.1 测试步骤
• 4.2 测试结果及分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献