基于ARM9的汽车尾气检测系统研究

论文摘要

随着国民经济的发展,汽车产量也在逐年递增,而汽车排放的尾气已经成为了空气污染的一个重要因素。为了减少空气污染,改善大气质量,许多国家投入大量人力和财力支持该领域的研究,并出台了汽车尾气新的排放标准,迫切要求新一代汽车尾气检测设备的出现。本文在充分分析目前国内该领域研究状况的基础上,针对现有汽车尾气检测设备,在ARM-LINUX平台上尝试研制一种新型的以热电堆传感器为核心,利用郎伯比尔-定律为原理的汽车尾气检测设备,可检测汽车尾气中的一氧化碳（CO）、二氧化碳（C02）碳氢化合物（HC）这三种成分,并利用光化学传感器来检测汽车尾气中的氧气（02）、氮氧（N0）气体的含量。本文设计了一套完备的汽车尾气检测系统。包括气室结构,光源,传感器,滤光片等的选型；电子方面设计了ARM外围电路,光源控制电路,信号调理电路（放大,滤波处理）,数模转化电路和LCD显示驱动电路等。在数据处理方面,本文设计了一种模糊温度补偿方案,对汽车尾气检测数据由于温度引起的误差进行了模糊补偿研究,以保证了测量精度。在图像界面和通信接口方面,进行了LINUX操作系统在ARM平台上的移植,搭建了宿主机交叉开发环境,编写相关的驱动以及图形界面程序和使用UDP通信接口。通过仿真和实践验证在实时性、稳定性等方面都达到了预期目标,为满足汽车尾气新的排放标准和汽车尾气检测的行业标准迈进一步。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景和发展趋势
• 1.1.1 汽车尾气的危害性
• 1.1.2 国内外在汽车尾气检测方面的现状
• 1.2 嵌入式系统
• 1.2.1 嵌入式系统的概念
• 1.2.2 嵌入式系统的特点
• 1.2.3 嵌入式系统的体系结构
• 1.3 论文的研究意义以及技术改进
• 第二章 汽车尾气检测原理的总体分析与设计
• 2.1 汽车尾气检测系统的理论基础
• 2.2 汽车尾气检测系统的气路模块
• 2.3 汽车尾气检测系统的硬件模块划分
• 第三章 系统硬件设计与实现
• 3.1 ARM9微处理器
• 3.2 S3C2440处理器详解
• 3.3 信号调理电路模块
• 3.3.1 根据NDIR原理检测到信号的调理电路
• 3.3.2 NO传感器信号的调理电路
• 3.3.3 O2传感器信号的调理电路
• 3.3.4 压力传感器MPX100p信号的调理电路
• 3.4 系统存储模块
• 3.4.1 SDRAM存储系统
• 3.4.2 FLASH存储系统
• 3.4.3 EEPROM
• 3.5 系统功能模块
• 3.5.1 AD电路模块
• 3.5.2 按键
• 3.5.3 红外光源驱动电路
• 3.5.4 串口通讯接口
• 3.5.5 网络接口
• 3.5.6 LCD接口
• 3.5.7 复位电路
• 3.5.8 电源模块
• 3.5.9 JTAG连接电路图
• 3.5.10 气泵和电磁阀控制电路
• 第四章 软件平台的搭建
• 4.1 嵌入式LINUX操作系统
• 4.1.1 交叉开发环境的建立
• 4.1.2 建立交叉编译工具链
• 4.1.3 安装交叉编译工具
• 4.2 配置和编译嵌入式LINUX内核
• 4.3 BOOTLOADER的移植
• 4.3.1 Bootloader概述
• 4.3.2 Bootloader的启动方式及流程
• 4.3.3 U-Boot的移植
• 4.4 移植文件系统
• 4.4.1 文件系统简介
• 4.4.2 下载安装相关软件工具
• 4.4.3 制作过程
• 第五章 LINUX设备驱动程序开发
• 5.1 LINUX驱动设备程序简介
• 5.2 LINUX设备驱动程序的开发流程
• 5.2.1 LED驱动程序
• 5.2.2 按键的驱动程序
• 5.2.3 AD7856驱动
• 5.2.4 LCD驱动移植
• 5.2.5 网卡驱动移植
• 5.2.6 触摸屏驱动程序
• 第六章 测量数据处理
• 6.1 信号滤波
• 6.2 计算浓度值
• 6.2.1 测量初始值
• 6.2.2 校准标定
• 6.2.3 误差分析
• 6.2.4 模糊逻辑
• 6.2.5 误差测量
• 6.2.6 模糊补偿器
• 6.3 曲面拟合
• 6.4 压力引起的误差补偿
• 第七章 图形界面及UDP通信
• 7.1 基于QT的控制界面的实现
• 7.1.1 简介
• 7.1.2 Qt及Qt-embedded的安装
• 7.1.3 控制界面的实现
• 7.2 UDP概述
• 7.2.1 UDP协议
• 7.2.2 UDP通信软件设计
• 第八章 结论和展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢