基于LPC2214的分光计离子计合并处理平台的搭建

论文摘要

碘是环境和食品检测的重要指标之一,和人健康、生活息息相关,现在测碘仪普遍采用的是离子选择电极法或分光光度法。它们有各自的特点、浓度测量的适用范围和环境因素的影响,因此将两者的优点结合起来,搭建一个两种方法的合并处理平台很有意义。本文提出了一种离子计、分光计合并处理平台的搭建的设计方案。该方案采用光电二极管作为光信号探测器;采用碘离子选择性电极作为离子浓度传感器。为此设计了采用ARM芯片为核心的嵌入式系统,实现了系统控制、数据的采集处理和存储,并移植了嵌入式操作系统uclinux,进行外围设备的管理和程序设计,完成了合并处理平台的单芯片控制,同时移植了嵌入式数据库sqlite,方便数据进行管理和查询。最后使用java开发了上位机控制软件,实现了平台和计算机的通讯,测量结果可以在计算机上显示并以文件的方式保存。前期的实验结果表明,选用的数据采集芯片可以达到系统的精度要求。在本设计中主要完成以下工作:1)讨论了采用离子计和分光计在测碘仪器中的应用,及其两种方法的优缺点,在此基础上提出了合并处理平台的搭建方案。2)搭建了由高亮度LED为光源,单色滤波片和光电二极管组成的光学系统;进行了分光计数据采集通道的测试,并进行了离子计数据采集通道的模拟测试。3)以ARM芯片LPC2214为核心进行了平台系统的嵌入式系统的硬件设计,并移植了嵌入式操作系统uclinux对系统资源进行管理和任务调度。4)以PC机作为上位机,使用JAVA语言编写了上位机控制软件,完成样机制备并进行了整机实验,验证了包括光路在内的总体设计的可行性。5)移植了MINIGUI嵌入式图形用户界面,分析了MINIGUI图形用户界面的组织结构及其驱动程序的编写方法,并进行了应用程序的开发。6)移植了嵌入式数据库sqlite,实现了对浓度数据的存储和管理,并对所存储的数据进行查询和上传,方便了系统对数据的操作和维护。7)设计了网络电路模块,实现了以NFS挂载的方式共享宿主机的资源,方便了程序开发和调试。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 碘含量检测的几种方法
• 1.3 用于碘含量检测仪器的国内外发展现状
• 1.4 课题研究的目的和意义
• 1.5 本论文的主要研究内容
• 2 分光计离子计碘测量原理
• 2.1 分光光度计测量原理
• 2.1.1 分光计工作原理
• 2.1.2 影响分光计测量准确度的因素
• 2.1.3 实验方案及数据获取
• 2.2 离子计测量原理
• 2.2.1 离子计工作原理
• 2.2.2 影响离子计测量准确度的因素
• 2.2.3 实验方案及数据获取
• 2.3 合并处理平台搭建的可行性
• 3 系统的硬件设计
• 3.1 离子选择性电极设计
• 3.2 分光光度计系统设计
• 3.2.1 系统的光路设计
• 3.2.2 OPT101P 光电传感器
• 3.2.3 光源的确定
• 3.3 系统的电路设计
• 3.3.1 系统电源设计
• 3.3.2 LPC2214 简介
• 3.3.3 A/D 转换电路
• 3.3.4 存储器电路
• 3.3.5 通讯及人机交互部分
• 4 系统的软件设计及设备驱动
• 4.1 嵌入式操作系统移植到目标板上
• 4.1.1 嵌入式操作系统uclinux 介绍
• 4.1.2 uclinux 在LPC2214 上的移植
• 4.2 网络接口的设备驱动
• 4.2.1 网络芯片RTL8019 的应用
• 4.2.2 网络通讯的基本原理
• 4.2.3 网络功能的实现
• 4.3 串行通讯的设计
• 4.3.1 串行通讯模块的设计
• 4.3.2 上位机的JAVA 程序设计
• 4.4 LCD 液晶设备的驱动
• 4.4.1 MINIGUI 的体系结构
• 4.4.2 MINIGUI 在目标板上的移植
• 4.4.3 MINIGUI 图形显示的实现
• 4.5 信号采集设备的驱动
• 4.5.1 AD7705 的应用
• 4.5.2 数据的采集的驱动
• 4.6 嵌入式数据库 sqlite 的移植
• 4.6.1 嵌入式数据库sqlite 的简介
• 4.6.2 嵌入式数据库sqlite 在LPC2214+uclinux 上的移植
• 4.6.3 嵌入式数据库sqlite 的应用开发
• 4.7 软件流程图
• 4.7.1 液晶显示子程序
• 4.7.2 数据采集子程序
• 4.7.3 数据管理子程序
• 5 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 作者个人简历
• 发表的学术论文