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基于ARM的热泵控制系统的研制

作　者: 曾大祺
导　师: 姜周曙
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 热泵热水机控制系统嵌入式电磁兼容 linux
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着人们生活水平的不断提高,采暖空调和热水能耗也在不断攀升,导致资源和环境问题日益突出。空气源热泵热水器具有较高的性能系数,可大大节约供热能耗,符合国家可持续发展战略要求。热泵控制系统作为热泵热水机的核心,其性能对热泵热水机的推广和应用具有重要的意义。本课题的任务是研制一套基于ARM的热泵控制系统,有效地控制热泵热水机的运行,实现实时数据处理、故障诊断,远程监控等功能,确保热泵热水机稳定、高效地运行。首先,论文给出了基于ARM的热泵控制系统的总体设计,以ARM9单片机S3C2410为核心构成系统的图形操作单元,以飞思卡尔单片机MC9S08DZ60为核心构成系统的采集控制单元;然后,详细地论述了采集控制单元软硬件设计,主要包括AD转换模块、开关量输入输出模块、模拟量输入采集模块、通讯模块等;接着,完成了图形操作单元的软硬件设计,硬件部分主要包括存储器模块、LCD和触摸屏接口模块、以太网模块等,软件部分主要涉及linux操作系统下的LCD驱动程序、触摸屏驱动程序的开发和基于Qt/Embedded GUI的热泵控制系统用户界面的开发;再次,介绍了电快速瞬变脉冲群抗扰度、浪涌冲击抗扰度和静电放电抗扰度三项EMC测试的测试原理和测试方法,并给出热泵控制系统电磁兼容设计要点。最后,对热泵控制系统进行单元测试和整机测试,并通过了电快速瞬变脉冲群抗扰度、浪涌冲击抗扰度和静电放电抗扰度三项EMC测试。测试结果表明,系统工作稳定,热泵热水机的性能系数满足国家标准要求。设计的热泵热水机控制系统,具有较强的通用性,可广泛应用于各种热泵热水机和空调系统。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 背景及意义  10-12
  1.2 国内外研究现状及趋势  12-15
    1.2.1 热泵机组的研究现状与趋势  12-13
    1.2.2 热泵控制器研究现状与趋势  13-15
  1.3 本文研究的主要内容  15-16
第2章热泵控制系统总体设计  16-24
  2.1 热泵技术原理  16-17
  2.2 热泵热水机工作原理  17
  2.3 热泵热水机控制需求分析  17-20
    2.3.1 热泵控制系统的功能要求  17-18
    2.3.2 热泵控制系统的采集点分析  18-20
  2.4 热泵控制系统总体方案设计  20-22
    2.4.1 传感器选型  20
    2.4.2 热泵热水机控制方案  20-21
    2.4.3 热泵控制系统总体方案  21-22
  2.5 本章小结  22-24
第3章采集控制单元设计  24-40
  3.1 采集控制单元总体设计  24-25
  3.2 MC9S08DZ60 芯片特点  25
  3.3 AD 转换模块设计  25-27
  3.4 通道选择模块设计  27-29
    3.4.1 Pt100 温度采集通道选择电路  27-28
    3.4.2 标准信号通道选择设计  28-29
  3.5 开关量输入输出模块设计  29-32
  3.6 通讯模块设计  32
  3.7 采集控制单元软件设计  32-39
    3.7.1 采集控制单元程序框架设计  32-33
    3.7.2 主程序设计  33-34
    3.7.3 AD 采集模块程序设计  34-35
    3.7.4 数据通讯模块程序设计  35-37
    3.7.5 开关量输入输出模块程序设计  37-38
    3.7.6 EEPROM 模块程序设计  38-39
  3.8 本章小结  39-40
第4章图形操作单元硬件设计  40-50
  4.1 图形操作单元硬件总体设计  40
  4.2 S3C2410 处理器简介  40-41
  4.3 LCD 和触摸屏模块设计  41-44
    4.3.1 LCD 接口电路设计  41-42
    4.3.2 触摸屏接口电路设计  42-44
  4.4 存储扩展模块设计  44-46
    4.4.1 SDRAM 扩展电路设计  44-45
    4.4.2 NAND FLASH 扩展电路设计  45-46
  4.5 以太网接口模块设计  46-47
  4.6 系统电源模块设计  47-48
  4.7 本章小结  48-50
第5章图形操作单元软件设计  50-71
  5.1 linux 设备驱动概述  50-52
    5.1.1 linux 设备驱动和内核  50-51
    5.1.2 linux 设备类型及接口  51-52
  5.2 LCD 驱动程序设计  52-57
    5.2.1 Frame Buffer 概述  52-53
    5.2.2 LCD 驱动程序设计  53-57
  5.3 触摸屏驱动程序设计  57-63
    5.3.1 触摸屏采集原理  57
    5.3.2 触摸屏驱动程序设计  57-63
  5.4 热泵控制系统GUI 设计  63-70
    5.4.1 GUI 用户界面的选择  63
    5.4.2 Qt/Embedded 的架构  63-64
    5.4.3 Qt/Embedded 应用程序开发流程  64-67
    5.4.4 热泵控制系统应用程序设计  67-70
  5.5 本章小结  70-71
第6章电磁兼容性设计  71-82
  6.1 电磁兼容的概念  71
  6.2 电磁干扰的分析  71-73
  6.3 EMC 测试及整改  73-78
    6.3.1 电快速瞬变脉冲群抗扰度  73-75
    6.3.2 浪涌冲击抗扰度  75-76
    6.3.3 静电放电抗扰度  76-78
  6.4 软件抗干扰措施  78-81
    6.4.1 重要数据的备份冗余  78-79
    6.4.2 系统冷启动和热启动  79-80
    6.4.3 看门狗与软件陷阱  80-81
  6.5 本章小结  81-82
第7章系统测试及实验结果  82-97
  7.1 采集控制单元调试  82-83
  7.2 图形操作单元调试  83-85
  7.3 整机功能测试  85-96
    7.3.1 Pt100 温度传感器标定与测试  85-87
    7.3.2 电气控制板设计  87-90
    7.3.3 热泵机组整机性能测试  90-93
    7.3.4 电磁抗干扰性能测试  93-96
  7.4 本章小结  96-97
第8章总结与展望  97-99
  8.1 总结  97-98
  8.2 研究展望  98-99
参考文献  99-102
致谢  102-103
附录一  103-106
附录二  106

基于ARM的热泵控制系统的研制

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