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嵌入式材料冲击试验设备控制系统研究与设计

作　者: 屈克文
导　师: 石奋苏
学　校: 北方民族大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: AT91RM9200 嵌入式Linux 材料冲击试验机 Qt/E4程序设计嵌入式中文输入法嵌入式打印系统
分类号: TH87
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

材料试验机设备控制系统是材料试验机的重要组成部分。随着试验科学的发展、科技的进步以及应用需求的增加,旧的控制系统已不能满足用户的需求。而随着嵌入式技术研究的不断深入,特别是ARM-Linux应用技术的成熟和其在开发平台的成本、功能、集成度、安全性等方面的优势,使其成为最热门的嵌入式系统解决方案。已在电子产品、医疗器械、工业控制等领域成功应用,有着广阔的发展空间和应用前景。而采用嵌入式技术研究与开发智能化与自动化程度更高的材料试验机设备控制系统已成为一种必然的发展趋势。本课题的研究属于宁夏回族自治区科技攻关计划——基于嵌入式系统的中小型材料试验机设备控制器研发项目的主要内容之一。任务是设计并实现一个基于嵌入式系统的材料冲击试验机设备控制器的硬件装置和软件系统。改变传统的基于PLC或单片机架构的测控系统的不足与缺陷,缩短产品研发周期,降低成本,提高性能。针对项目的要求,经过对试验机测控技术及其发展趋势的研究分析,本文提出并设计与实现了一个在AT91RM9200微处理器和嵌入式Linux2.6内核平台下,以Qt/E4为图形介面和应用程序开发构架,以SQLite为数据库系统的嵌入式材料冲击试验机设备控制系统。实现了对材料冲击试验机的自动控制,并有试验数据的存储备份与恢复、记录查询与报表打印、中英文输入、以太网通讯等功能。系统采用触摸式操作,有界面友好、体积小、操作方便、成本低等特点。该控制系统已成功应用于现场试验环境,并取得了良好的运行效果。本文最后对该嵌入式控制系统进行了分析,针对系统中的不足和问题提出了改进意见。下一步将对该控制系统进行进一步的优化和设计,以期望能将本研究成果早日推向应用市场。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-10
  1.1 前言  8
  1.2 材料冲击试验机及其测控系统的现状  8-9
  1.3 本课题的研究目的与意义  9
  1.4 本课题的研究任务  9-10
第二章总体方案设计  10-15
  2.1 冲击试验机工作原理  10-11
  2.2 系统测量原理及参数  11-12
  2.3 嵌入式测控系统总体设计  12-13
    2.3.1 嵌入式控制系统的总体结构  12
    2.3.2 嵌入式主控制器硬件结构  12-13
  2.4 嵌入式主控制器功能分析  13-14
  2.5 本章小结  14-15
第三章嵌入式系统及其相关概念  15-25
  3.1 嵌入式系统简介  15
  3.2 BOOT LOADER 简介  15-16
    3.2.1 U-Boot 简介  15-16
  3.3 嵌入式处理器  16-18
    3.3.1 ARM 微处理器  16-17
    3.3.2 AT91RM9200 简介  17-18
  3.4 嵌入式操作系统概述  18-19
    3.4.1 嵌入式操作系统的定义及特点  18
    3.4.2 常见嵌入式操作系统简介  18-19
  3.5 嵌入式LINUX 操作系统  19-20
    3.5.1 嵌入式Linux 简介  19
    3.5.2 嵌入式Linux 的特点  19-20
  3.6 文件系统简介  20-21
    3.6.1 JFFS 文件系统  20
    3.6.2 YAFFS 文件系统  20-21
  3.7 SQLITE 嵌入式数据库  21
  3.8 嵌入式图形用户接口  21-24
    3.8.1 Qt/Embedded  22-24
  3.9 本章小节  24-25
第四章系统硬件设计  25-31
  4.1 主控制器硬件结构  25
  4.2 硬件电路设计  25-27
    4.2.1 SDRAM 扩展电路  25
    4.2.2 Flash 存储器电路  25-26
    4.2.3 GPIO 接口电路  26
    4.2.4 并行输入输出接口电路  26-27
    4.2.5 以太网扩展接口电路  27
    4.2.6 USB 接口电路  27
  4.3 继电器驱动接口电路  27-28
  4.4 旋转编码器信号处理接口电路  28-30
    4.4.1 旋转编码器简介  28-29
    4.4.2 脉冲辨向原理  29
    4.4.3 脉冲辨向及加减计数电路  29-30
  4.5 本章小节  30-31
第五章系统开发平台的构建  31-43
  5.1 嵌入式LINUX 系统开发流程  31
  5.2 交叉编译环境配置  31-32
  5.3 U-BOOT 的移植与烧写  32-35
  5.4 内核的裁剪与移植  35-36
  5.5 根文件系统的建立  36-37
  5.6 QT/E 开发环境的构建  37-40
  5.7 嵌入式系统中数据库设计  40-42
  5.8 本章小节  42-43
第六章设备驱动程序设计  43-56
  6.1 设备驱动程序简介  43-49
    6.1.1 设备驱动中关键数据结构  46-47
    6.1.2 字符型设备驱动  47-49
  6.2 继电器驱动接口驱动设计  49-52
  6.3 脉冲计数器接口驱动设计  52-55
  6.4 本章小节  55-56
第七章系统应用程序设计  56-71
  7.1 应用程序的总体结构  56-57
  7.2 冲击试验模块设计  57-59
    7.2.1 冲击试验流程  57
    7.2.2 应用程序与设备驱动的接口  57-59
    7.2.3 图形介面设计  59
  7.3 中英文输入法的设计  59-64
    7.3.1 中文输入法设计的原理  59-60
    7.3.2 输入法中文字库结构  60
    7.3.3 中文拼音输入法的设计和实现  60-63
    7.3.4 输入法安装  63-64
  7.4 嵌入式控制系统打印系统的设计  64-69
    7.4.1 Linux 的打印系统原理  64-65
    7.4.2 嵌入式打印系统设计  65
    7.4.3 Ghostscript 裁剪、编译与配置  65-67
    7.4.4 打印机驱动foo2xqx 移植  67-68
    7.4.5 图形打印介面设计  68-69
  7.5 系统其它部分实现  69-70
  7.6 本章小节  70-71
第八章总结与展望  71-73
  8.1 总结  71-72
  8.2 展望  72-73
参考文献  73-75
致谢  75-76
攻读硕士学位期间发表的学术论文和参与的科研项目  76

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