基于STM32和μC/OS-Ⅱ的便携式压力采集仪的研制

发布时间：2021-03-25 18:49

　　在煤层开采时,煤岩层的压力变化,关系着井下工作人员的人身财产安全。为此,论文设计了一种基于STM32F103ZET6的高精度多路压力采集仪,用于矿山压力实验室中对煤层模拟开采的压力进行采集与分析处理,系统以实时操作系统μC/OS-II、图形用户接口μC/GUI和文件系统FATfs作为嵌入式软件平台,运用电子技术、多任务、最小二乘法、文件存储、图形显示等技术,开发了高精度的实时数据采集、显示、保存和传输的嵌入式采集仪。该仪器由便携式采集仪和计算机应用软件两部分构成。采集仪硬件平台基于STM32,具体组件包括:大电流高精度电源模块、多路应变仪数据采集模块、320*240点阵LCD显示模块、数据保存模块和通信模块等。其中:模拟输入接口由通道选择开关和18位高精度的模数转换芯片FS511组成,实现分时对多通道的压力进行逐一高精度采集。并行点阵LCD显示模块可以在现场图形化显示测量数据和曲线,基于SDIO接口的2G容量SD卡可以存储大量的实验数据,本系统既可以单独运行,实现压力的显示和保存,也可由自带的CAN总线接口与计算机通信,实现实验数据再利用,进一步完成数据分析和图表报告。基于μC/OS-... 

【文章来源】：西安科技大学陕西省

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
    1.2 本课题国内外研究现状及发展趋势
    1.3 本课题研究目标和内容
    1.4 本章小结
2 采集仪总体设计
    2.1 采集仪功能总体分析
    2.2 采集仪软件分析
        2.2.1 基于操作系统的应用程序的优势
        2.2.2 嵌入式操作系统的选取
        2.2.3 采集仪软件平台的设计
    2.3 传感器标定
    2.4 本章小结
3 采集仪硬件设计
    3.1 采集仪硬件总体设计
    3.2 主控芯片选型
    3.3 压力传感器选型
    3.4 通道切换模块电路设计
        3.4.1 CD4051电路设计
        3.4.2 LM324电路设计
    3.5 模数转换模块电路设计
    3.6 显示模块电路设计
    3.7 存储模块电路设计
    3.8 通信模块电路设计
    3.9 电源模块电路设计
    3.10 硬件抗干扰设计
    3.11 本章小结
4 采集仪嵌入式软件平台的构建及底层驱动
    4.1 移植 μC/OS-II
        4.1.1 源码文件介绍
cpu.h文件">        4.1.2 修改os_cpu.h文件
cpu_c.c文件">        4.1.3 修改os_cpu_c.c文件
cpu_a.asm文件">        4.1.4 修改os_cpu_a.asm文件
    4.2 移植 μC/GUI
        4.2.1 源码文件结构
        4.2.2 修改GUIConf.h文件
        4.2.3 修改GUITouchConf.h文件
        4.2.4 修改LCDConf.h文件
X
Touch.c文件">        4.2.5 修改GUI_X
Touch.c文件
        4.2.6 修改LCDDummy.c文件
        4.2.7 LCD底层驱动
        4.2.8 优化LCD刷屏速度和触摸准确度
    4.3 移植FATfs
        4.3.1 修改integer.h文件
        4.3.2 修改diskio.c文件
    4.4 SD卡底层驱动
        4.4.1 SD卡通信协议
        4.4.2 SD卡识别与初始化
        4.4.3 SD卡数据传输过程
        4.4.4 代码实现
    4.5 本章小结
5 采集仪软件设计
    5.1 采集仪软件设计
        5.1.1 任务划分与优先级分配
        5.1.2 主函数设计
        5.1.3 数据采集处理并保存任务
        5.1.4 串口中断服务程序与串口通信任务
        5.1.5 数据显示任务
        5.1.6 触摸扫描和重绘窗口任务
        5.1.7 回调函数
    5.2 计算机应用软件设计
        5.2.1 标定压力传感器
        5.2.2 数据采集与保存
        5.2.3 历史数据浏览
    5.3 本章小结
6 采集仪应用与测试
    6.1 采集仪界面与操作
        6.1.1 采集仪系统设置
        6.1.2 多路压力数值显示
        6.1.3 单路压力曲线显示
        6.1.4 多路压力曲线显示
    6.2 测试
        6.2.1 计算机应用软件测试
        6.2.2 采集仪精度测试
    6.3 本章小结
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间所发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于S3C2440A的嵌入式供水监控系统的设计[J]. 范毅华.  中原工学院学报. 2012(02)
[2]嵌入式电磁流量计智能监控终端的设计[J]. 黄皎,许晓娟,陆晓春,任姣,刘海荣.  自动化仪表. 2012(04)
[3]基于Cortex-M3核的μCOS-Ⅱ移植与应用[J]. 潘丽蕊,袁保社.  电脑知识与技术. 2010(18)
[4]μC/OS-Ⅱ在Cortex-M3内核上的移植及优化[J]. 孙顺远,秦会斌,崔佳冬,丁红斌.  计算机系统应用. 2010(04)
[5]基于S3C44B0X的μC/OS-Ⅱ和μC/GUI整合移植[J]. 周波,马雯雯.  现代电子技术. 2008(16)
[6]18位高精度模数转换器FS511的原理和应用[J]. 郝迎吉,樊润丽,刘义刚.  国外电子元器件. 2008(03)
[7]嵌入式计算机系统技术述评[J]. 冯安.  洪都科技. 2007(02)
[8]RS232/CAN智能协议转换器及其通信网络[J]. 赵志军,王建英.  中国铁道科学. 2007(03)
[9]嵌入式图形接口μC/GUI在μC/OSⅡ上的移植[J]. 刘滨,刘静静,曹旭阳.  微计算机信息. 2007(02)
[10]基于8位单片机的数据采集系统的研究[J]. 许强.  湖南广播电视大学学报. 2005(01)

硕士论文
[1]嵌入式计算机多路高精度测力系统的研制[D]. 李文琦.西安科技大学 2013
[2]基于ARM的过程监控与故障诊断系统及应用[D]. 邓艳菲.南昌大学 2013
[3]基于嵌入式系统的便携式数据采集系统的设计[D]. 黄辛超.上海交通大学 2010
[4]多路压力计算机数据智能采集系统的研制[D]. 刘义刚.西安科技大学 2009
[5]基于嵌入式系统的数据记录仪的设计[D]. 张军峰.太原理工大学 2007
[6]基于U盘存储的便携式数据采集装置设计[D]. 任云丽.太原理工大学 2006
[7]便携式数据采集分析系统的研究与设计[D]. 李长青.浙江大学 2005



本文编号：3100138