论文摘要
随着微电子技术向工程机械的渗透,工程机械日益向信息化、智能化、网络化方向发展。工程机械涉及的机种较多,但其共同特点是野外作业、移动范围广。作为施工监理或高层管理,必须实时掌握工艺信息,对生产过程进行决策。本文以稳定土厂拌设备为对象展开了如下研究工作:1.通过深入分析稳定土厂拌设备各计量单元模型,规划了整个系统的结构框架,提出了基于ARM处理器和μC/OS-Ⅱ的嵌入式远程监测系统构建方案;2.以PHILIPS公司的ARM芯片LPC2290为核心,对构成嵌入式系统硬件的各个主要部分:电源、存储单元、时钟及复位电路、调试接口、数据采集通道、液晶显示与键盘接口、USB HOST和GPRS模块等做了详细的设计;3.修改了嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ与处理器相关的内核文件、与应用相关的配置文件以及启动代码的设计,完成了软件平台的构建;4.以μC/OS-Ⅱ为软件平台,建立了上层用户应用程序的组织结构。对构成嵌入式系统各任务的软件模块:数据采集任务、键盘扫描驱动、图形用户界面设计、FAT16文件系统的构建、USB HOST读写U盘的底层接口函数、GPRS短信息收发以及数据传输任务进行了设计。并通过WinSock对远程监测中心的数据接收程序进行了编写。本系统具有良好的人机界面;利用嵌入式处理器定时采集、存储工艺参数,通过U盘读取保存的数据;重要的工艺参数可通过GPRS技术借助Internet向远程监测中心发送,监理可随时通过手机以短信形式获得所需信息。如对该系统的软/硬件做少量的裁剪与修改,便可以应用于其它工程机械中,具有一定的推广意义。
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摘要ABSTRACT第1章 绪论1.1 国内外工程机械的新技术及发展趋势1.2 课题研究的目的和意义1.3 工程机械远程监测系统中的关键技术1.3.1 嵌入式系统的硬件/软件协同设计技术1.3.2 USB HOST技术1.3.3 GPRS技术1.4 本文所做的主要研究工作第2章 稳定土厂拌设备远程监测系统总体设计2.1 稳定土厂拌设备工艺流程2.2 系统各计量单元模型分析2.2.1 骨料计量系统2.2.2 粉料计量系统2.2.3 水计量系统2.3 监测系统总体结构2.3.1 本系统接入被监测对象的方式2.3.2 监测系统完成的功能2.4 嵌入式系统结构2.5 嵌入式系统选型2.5.1 嵌入式ARM芯片选型2.5.2 嵌入式操作系统选型2.6 本章小结第3章 嵌入式系统的硬件设计3.1 硬件系统总体结构设计3.2 LPC2290芯片简介3.2.1 LPC2290功能模块3.3 最小系统设计3.3.1 电源电路设计3.3.2 复位电路设计3.3.3 系统时钟电路设计3.3.4 存储单元扩展3.4 JTAG接口电路设计3.5 监测信号获取3.6 人机交互接口电路设计3.6.1 液晶显示屏3.6.2 液晶显示接口电路3.6.3 键盘接口电路3.7 USB HOST硬件模块设计3.7.1 USB协议简介3.7.2 ISP1160内部模块功能描述3.7.3 USB HOST硬件接口设计3.8 GPRS模块硬件设计3.8.1 GPRS网络工作原理3.8.2 GPRS模块M22简介3.8.3 GPRS模块硬件电路设计3.9 本章小结第4章 μC/OS-Ⅱ在ARM微处理器上的移植4.1 μC/OS-Ⅱ的主要特点4.2 μC/OS-Ⅱ内核的运行机理4.3 μC/OS-Ⅱ的体系结构4.4 μC/OS-Ⅱ的移植条件4.5 移植μC/OS-ⅡCPU.H的实现'>4.5.1 OSCPU.H的实现CPUC.C的实现'>4.5.2 OSCPUC.C的实现CPUA.S的实现'>4.5.3 OSCPUA.S的实现4.6 配置μC/OS-Ⅱ4.7 LPC2290的启动代码设计4.8 本章小结第5章 嵌入式系统的软件设计5.1 基于μC/OS-Ⅱ的应用程序的建立5.1.1 μC/OS-Ⅱ的初始化与启动5.1.2 主任务5.2 数据采集任务5.3 键盘驱动程序设计5.4 液晶显示模块的软件设计5.4.1 液晶显示控制器驱动程序设计5.4.2 MiniGUI for μC/OS-Ⅱ移植5.5 图形用户界面设计5.6 建立文件系统5.6.1 FAT16文件系统的结构5.6.2 文件系统实现过程5.7 USB主机系统软件设计5.7.1 USB HOST硬件初始化5.7.2 USB数据传输流程5.7.3 USB HOST底层API函数编写5.8 GPRS远程通信模块软件设计5.8.1 串口驱动编程5.8.2 利用GPRS实现SMS短信息收发5.8.3 GPRS接入Internet5.9 GPRS远程数据监测中心软件设计5.9.1 WinSock简介5.9.2 主站通信软件的实现5.9.3 主站界面的实现5.10 本章小结第6章 总结与展望致谢参考文献附录A 启动代码核心程序附录B GAL接口函数核心代码附录C IAL接口函数核心代码附录D 作者在读期间科研成果
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