基于ARM的嵌入式技术在防除垢仪中研究与实现

论文摘要

在给水系统中,结垢是一个常见而耗资的问题,全球每年用于垢的清洗和结垢引起的热损失的消耗方面的资金达百亿美元,为了防止垢的产生,通常的处理方法有化学法和物理法,化学方法是根据水质情况定期投入特定的化学药剂,使用方便,效果好,但成本高,会带来二次污染。本文介绍的系统使用的物理方法是高压静电法与声学法相结合防除垢技术。硬件方面,系统采用的是PHILIPS公司的32位ARM微处理器LPC2114作为核心部件,设计了电源电路、信号放大电路、键盘接口电路、液晶显示屏接口电路,通过软件设计实现脉冲信号,脉冲信号经磁致伸缩转换器转变成频率为12-25千赫兹的声频振荡作用于热交换器表面防除垢。软件方面,系统软件采用了嵌入式高级程序设计语言,配以ADS1.2系统开发软件作为平台,进行系统软件的编写和调试,在进行系统软件设计时,各功能程序采用模块化、子程序化,这样便于调试、连接、修改,编制程序时采用了自顶向下的程序设计技术。编制了系统初始化模块,完成I/O口的设定、键盘初始化、液晶显示屏初始化。键盘处理模块,实现菜单操作,界面切换及数据的输入。液晶显示模块,将系统产生的脉冲信号频率值实时显示在液晶屏上。脉冲信号处理模块,产生需要的脉冲信号。分析了系统在实际运行中存在的抗干扰问题,设计了解决方案。考虑到了系统的稳定性、可靠性及低功耗问题,并作了可行性的方案。依据本系统研制的设备在实际的工作环境下运行良好,各项技术指标均已达到要求,达到了预期目标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 创新点摘要
• 前言
• 第一章 防除垢基本原理
• 1.1 高压静电法基本原理
• 1.1.1 基本原理
• 1.1.2 技术实现
• 1.2 声学法基本原理
• 1.2.1 基本原理
• 1.2.2 技术实现
• 1.2.3 机械应力的粗略求法
• 1.2.4 试验结果
• 第二章 嵌入式系统及相关技术
• 2.1 嵌入式系统概念及发展历程
• 2.2 嵌入式系统的特征
• 2.2.1 嵌入式系统硬件特征
• 2.2.2 嵌入式系统软件特征
• 2.2.3 嵌入式系统开发所需的开发环境和开发工具
• 2.2.4 嵌入式系统软件需要EOS 开发平台
• 2.3 嵌入式系统的发展趋势
• 2.4 32 位嵌入式微处理器
• 2.5 ARM 体系结构
• 2.5.1 ARM 核系列的特点
• 2.5.2 ARM7TDMI
• 2.5.3 ARM 对代码编写的要求
• 2.6 ARM 处理器的开发环境
• 第三章 系统硬件设计
• 3.1 系统硬件总体设计
• 3.1.1 系统硬件组成及工作原理
• 3.1.2 ARM7 硬件开发平台
• 3.1.2.1 LPC2114 主要特性及硬件细节
• 3.1.2.2 LPC2114 功能框图
• 3.1.2.3 LPC2114 存储器映射
• 3.1.3 低功耗设计
• 3.2 ARM7 与信号放大部分接口设计与实现
• 3.3 ARM7 与液晶显示屏接口设计与实现
• 3.3.1 液晶显示输出功能的设计与实现
• 3.3.2 ARM7 与液晶显示屏接口
• 3.4 ARM7 与键盘接口设计与实现
• 3.5 系统供电电路设计
• 第四章 系统软件设计
• 4.1 系统软件开发平台
• 4.1.1 命令行开发工具
• 4.1.2 ARM 运行时库
• 4.1.3 CodeWarrior 集成开发环境
• 4.1.4 ADS 调试器
• 4.1.5 实用程序
• 4.2 系统软件总体设计
• 4.2.1 启动代码
• 4.2.1.1 启动代码功能
• 4.2.1.2 文件的划分
• 4.2.2 主程序
• 4.2.2.1 系统初始化模块
• 4.2.2.2 键盘处理模块
• 4.2.2.3 液晶显示模块
• 4.2.2.4 脉冲信号处理模块
• 4.3 系统故障处理、自恢复程序的设计
• 4.3.1 非正常复位的识别
• 4.3.2 非正常复位后系统自恢复运行的程序设计
• 第五章 系统抗干扰设计
• 5.1 系统硬件抗干扰设计
• 5.1.1 定义和分类
• 5.1.2 硬件抗干扰设计
• 5.1.2.1 印刷电路板（PCB 板）抗干扰设计
• 5.1.2.2 接地技术
• 5.2 系统软件的抗干扰设计
• 5.2.1 指令冗余
• 5.2.2 软件陷阱
• 5.2.3 程序运行监视器
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要