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基于ARM9的汽车尾气检测系统研究

作　者: 李树金
导　师: 王兆霞
学　校: 天津理工大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 郎伯比尔-定律 ARM9 Linux平台移植模糊推理温度补偿设备驱动
分类号: TP368.1;TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-13
  1.1 课题的背景和发展趋势  10-11
    1.1.1 汽车尾气的危害性  10
    1.1.2 国内外在汽车尾气检测方面的现状  10-11
  1.2 嵌入式系统  11-12
    1.2.1 嵌入式系统的概念  11
    1.2.2 嵌入式系统的特点  11
    1.2.3 嵌入式系统的体系结构  11-12
  1.3 论文的研究意义以及技术改进  12-13
第二章汽车尾气检测原理的总体分析与设计  13-16
  2.1 汽车尾气检测系统的理论基础  13-14
  2.2 汽车尾气检测系统的气路模块  14-15
  2.3 汽车尾气检测系统的硬件模块划分  15-16
第三章系统硬件设计与实现  16-28
  3.1 ARM9微处理器  16
  3.2 S3C2440处理器详解  16-17
  3.3 信号调理电路模块  17-20
    3.3.1 根据NDIR原理检测到信号的调理电路  17-19
    3.3.2 NO传感器信号的调理电路  19
    3.3.3 O2传感器信号的调理电路  19-20
    3.3.4 压力传感器MPX100p信号的调理电路  20
  3.4 系统存储模块  20-22
    3.4.1 SDRAM存储系统  20-21
    3.4.2 FLASH存储系统  21-22
    3.4.3 EEPROM  22
  3.5 系统功能模块  22-28
    3.5.1 AD电路模块  22-23
    3.5.2 按键  23
    3.5.3 红外光源驱动电路  23-24
    3.5.4 串口通讯接口  24-25
    3.5.5 网络接口  25
    3.5.6 LCD接口  25-26
    3.5.7 复位电路  26
    3.5.8 电源模块  26
    3.5.9 JTAG连接电路图  26-27
    3.5.10 气泵和电磁阀控制电路  27-28
第四章软件平台的搭建  28-40
  4.1 嵌入式LINUX操作系统  28-30
    4.1.1 交叉开发环境的建立  28-29
    4.1.2 建立交叉编译工具链  29-30
    4.1.3 安装交叉编译工具  30
  4.2 配置和编译嵌入式LINUX内核  30-32
  4.3 BOOTLOADER的移植  32-35
    4.3.1 Bootloader概述  32
    4.3.2 Bootloader的启动方式及流程  32-33
    4.3.3 U-Boot的移植  33-35
  4.4 移植文件系统  35-40
    4.4.1 文件系统简介  35-37
    4.4.2 下载安装相关软件工具  37-38
    4.4.3 制作过程  38-40
第五章 LINUX设备驱动程序开发  40-55
  5.1 LINUX驱动设备程序简介  40
  5.2 LINUX设备驱动程序的开发流程  40-55
    5.2.1 LED驱动程序  41-45
    5.2.2 按键的驱动程序  45-49
    5.2.3 AD7856驱动  49-51
    5.2.4 LCD驱动移植  51-53
    5.2.5 网卡驱动移植  53
    5.2.6 触摸屏驱动程序  53-55
第六章测量数据处理  55-61
  6.1 信号滤波  55
  6.2 计算浓度值  55-59
    6.2.1 测量初始值  55-56
    6.2.2 校准标定  56
    6.2.3 误差分析  56
    6.2.4 模糊逻辑  56-57
    6.2.5 误差测量  57
    6.2.6 模糊补偿器  57-59
  6.3 曲面拟合  59-60
  6.4 压力引起的误差补偿  60-61
第七章图形界面及UDP通信  61-67
  7.1 基于QT的控制界面的实现  61-65
    7.1.1 简介  61
    7.1.2 Qt及Qt-embedded的安装  61-62
    7.1.3 控制界面的实现  62-65
  7.2 UDP概述  65-67
    7.2.1 UDP协议  65
    7.2.2 UDP通信软件设计  65-67
第八章结论和展望  67-68
参考文献  68-70
发表论文和科研情况说明  70-71
致谢  71

基于ARM9的汽车尾气检测系统研究

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