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嵌入式LED荧光粉涂敷机控制系统设计

作　者: 陈易厅
导　师: 胡跃明
学　校: 华南理工大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: LED 荧光粉涂敷机用户再编程嵌入式 Linux 软件 PLC
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

伴随着大功率LED(Light-Emitting Diode,发光二极管)技术水平的不断发展，由于LED高亮度、色彩丰富、绿色节能、可智能化控制等优点，大功率LED代替传统照明方案将成为必然的趋势。LED巨大的市场注定其将发展成为一个庞大的产业。但目前国内LED的生产工艺水平明显落后于国外。LED荧光粉涂敷机作为LED生产封装的重要工序设备，在保证LED产品质量重起到关键性作用。其中的控制系统在荧光粉涂敷过程中起到了至关重要的作用。传统机器一般采用PC机和运动控制卡方式或PLC控制方式，成本高，可扩展性低，系统集成度低，实时性难于保证。LED荧光粉涂敷工艺复杂，控制方式多变。目前，国内外公司及研究机构竞相开展荧光粉涂敷工艺研究并取得了一定的成果。本文在基于ARM9的S3C2440处理器为核心的硬件架构下，在嵌入式 Linux环境中，针对LED荧光粉涂敷工艺需求，提出并实现了一种基于用户再编程的控制系统软件设计。实现了应用程序的多元化友好人机交互模块、用户再编程功能模块、软件PLC模块；实现了集用户教导、自动、手动于一体的控制方式；本文设计的系统配合下位机高速高精度运动控制系统，完成荧光粉的高速高精度涂敷。本文所设计的基于嵌入式Linux的系统方案相对于传统的PC-Based系统而言具有结构简单、成本低、硬件可裁剪、软件可通用、可靠性高等优点。功能强大，系统灵活，具有一定的通用性，有很强的移植性。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
目录  7-10
第一章绪论  10-17
  1.1 课题研究背景  10
  1.2 大功率 LED 介绍  10-12
    1.2.1 大功率半导体照明  10-11
    1.2.2 LED 封装技术  11-12
    1.2.3 LED 封装设备  12
  1.3 大功率 LED 荧光粉涂敷工艺概述  12-14
  1.4 国内外 LED 研究现状  14-15
    1.4.1 国外相关研究现状  14-15
    1.4.2 国内相关研究  15
  1.5 研究意义及研究内容  15-16
  1.6 本文章节安排  16-17
第二章控制系统总体分析及构建  17-24
  2.1 高精度荧光粉涂覆机控制系统总体分析  17-18
  2.2 涂敷机控制系统需求分析  18-19
  2.3 涂敷机控制系统技术方案及总体结构  19-21
    2.3.1 LED 荧光粉涂敷机系统选型  19
    2.3.2 嵌入式 LED 荧光粉涂敷机控制系统功能框图  19-20
    2.3.3 嵌入式 LED 荧光粉涂敷机控制系统硬件总体结构  20-21
  2.4 系统操作系统选择  21-23
    2.4.1 嵌入式操作系统简介  21-22
    2.4.2 两种常用嵌入式操作系统  22-23
    2.4.3 嵌入式操作系统选择  23
  2.5 核心控制器选型  23
  2.6 本章小结  23-24
第三章系统硬件模块设计与开发平台搭建  24-39
  3.1 上位机硬件系统框架  24-32
    3.1.1 S3C2440 控制器介绍  24-26
    3.1.2 核心模块设计  26-29
    3.1.3 外部存储设计  29-31
    3.1.4 通讯模块设计  31-32
  3.2 ARM-Linux 嵌入式系统定制  32-38
    3.2.1 系统开发流程  32-33
    3.2.2 ARM-Linux 交叉编译  33-34
    3.2.3 Linux-2.6.30.4 内核裁剪移植  34-35
    3.2.4 根文件系统移植  35-38
  3.3 本章小结  38-39
第四章基于用户再编程的控制系统软件设计  39-58
  4.1 上位机控制系统软件功能结构设计  39-40
  4.2 控制系统通讯协议及控制机制设计  40-43
    4.2.1 通讯协议制定  40-41
    4.2.2 上下位机通讯重发机制  41-43
  4.3 控制系统软件结构  43-47
    4.3.1 系统结构设计  43-44
    4.3.2 基于多线程技术的系统软件平台设计  44-46
    4.3.3 多线程同步实现  46-47
  4.4 用户再编程实现  47-57
    4.4.1 程序文件格式及调用关系实现  48-50
    4.4.2 程序编辑器的设计  50-52
    4.4.3 程序解释器的设计  52-53
    4.4.4 协议转换器设计  53-54
    4.4.5 系统报警器设计  54-55
    4.4.6 系统运行操作控制  55-57
  4.5 本章小结  57-58
第五章软件 PLC 实现及人机界面设计  58-69
  5.1 软件 PLC 在 LED 封装设备中的应用意义  58
  5.2 软件 PLC 实现  58-63
    5.2.1 传统 PLC 的工作原理  58-60
    5.2.2 模拟 PLC 扫描控制原理实现  60-61
    5.2.3 梯形图解析器设计  61-63
    5.2.4 嵌入式软件 PLC 扫描周期优化  63
  5.3 人机界面设计  63-68
    5.3.1 Qt 信号-槽机制  64-65
    5.3.2 基于 Qt4.7 GUI 平台搭建  65-66
    5.3.3 控制系统操作界面  66-68
  5.4 本章小结  68-69
结论与展望  69-71
  总结  69
  未来展望  69-71
参考文献  71-74
攻读硕士学位期间取得的研究成果  74-75
致谢  75-76
附件  76

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