基于嵌入式Linux太陽能集熱管熱性能檢測裝置的研究與設(shè)計

【摘要】：太陽能作為國家重點發(fā)展的行業(yè),一直持續(xù)的穩(wěn)定的發(fā)展著。近年來,隨著傳統(tǒng)能源的儲備量逐漸的減少,人們對太陽能利用的要求越來越大,太陽能行業(yè)也隨之得到了快速的發(fā)展。在眾多的太陽能的利用方法中,太陽能作為熱能源被利用的越來越廣泛,尤其是太陽能熱水器已成為眾多家庭不可或缺的用品。真空集熱管作為熱水器的光熱轉(zhuǎn)換器件,其集熱效率直接決定太陽能熱水器質(zhì)量的優(yōu)劣。這樣,就需要有一種針對太陽能集熱管的熱性能檢測裝置的出現(xiàn),來解決判斷這個問題。 本文設(shè)計實現(xiàn)了基于嵌入式Linux太陽能集熱管的熱性能檢測裝置,硬件CPU采用了低功耗、高性能ARM芯片,外圍擴展信號采集模塊,能夠很好的完成各參數(shù)的采集工作。操作系統(tǒng)則選用當(dāng)前比較流行且功能比較完善嵌入式Linux系統(tǒng),可以按照具體的需要進行裁剪和配置。在對太陽能集熱管的熱性能檢測裝置的工作原理和功能實現(xiàn)進行仔細的分析后,按照嵌入式操作系統(tǒng)的開發(fā)流程,確定硬件以及軟件設(shè)計總體方案。確定設(shè)計的總體方案后,基于體系的特殊結(jié)構(gòu),對系統(tǒng)的硬件、軟件進行詳細設(shè)計。在硬件設(shè)計上,劃分系統(tǒng)硬件總體結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了信號檢測模塊、UART串口、以太網(wǎng)模塊以及LCD液晶顯示模塊。為了使硬件能夠正常的運行,在軟件方面,進行了Bootloader和嵌入式Linux系統(tǒng)的移植,并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了硬件的驅(qū)動程序。最后,根據(jù)太陽能集熱管的熱性能參數(shù)的檢測標(biāo)準,實現(xiàn)了上層應(yīng)用層的程序。同時,可以通過網(wǎng)絡(luò)接口和LCD觸摸屏接口兩種方式進行遠程和現(xiàn)場的人機交互。經(jīng)實驗證明,裝置能夠很好的實現(xiàn)預(yù)期的功能。 本文融合了計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、嵌入式Linux操作系統(tǒng)、Qt Gui圖形界面以及嵌入式web服務(wù)器,涉及到了知識面廣、技術(shù)難度高。同時,本文研究的太陽能集熱管的熱性能檢測裝置是嵌入式產(chǎn)品,經(jīng)過適當(dāng)?shù)母倪M后可以被應(yīng)用到檢測部門來檢測太陽能集熱管的質(zhì)量。 【關(guān)鍵詞】：太陽能集熱管 嵌入式Linux 嵌入式web服務(wù)器 Qt GUI
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TM615;TP368.12
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 課題來源12
• 1.2 太陽能集熱管的熱性能檢測標(biāo)準的介紹12-15
• 1.2.1 空曬性能參數(shù)Y12-13
• 1.2.2 悶曬太陽輻照量H13-14
• 1.2.3 平均熱損系數(shù)ULT14-15
• 1.3 課題研究的內(nèi)容15
• 1.4 本文的創(chuàng)新點15-18
• 第2章 裝置總體方案的設(shè)計18-24
• 2.1 太陽能集熱管的熱性能檢測裝置的總體框架18-19
• 2.2 太陽能集熱管的熱性能檢測裝置的組成19-20
• 2.2.1 太陽能集熱管的熱性能檢測裝置的硬件結(jié)構(gòu)19
• 2.2.2 太陽能集熱管的熱性能檢測裝置的軟件系統(tǒng)19-20
• 2.3 太陽能集熱管的熱性能檢測裝置的設(shè)計與實現(xiàn)方法20-22
• 2.3.1 太陽能集熱管的熱性能檢測裝置硬件平臺的設(shè)計21
• 2.3.2 太陽能集熱管的熱性能檢測裝置軟件平臺設(shè)計21-22
• 2.4 本章小結(jié)22-24
• 第3章 裝置硬件平臺的設(shè)計24-38
• 3.1 太陽能集熱管的熱性能檢測裝置的硬件結(jié)構(gòu)24
• 3.2 信號采集模塊24-31
• 3.2.1 溫度傳感器PT1000電路的設(shè)計25-26
• 3.2.2 多路開關(guān)電路的設(shè)計26-28
• 3.2.3 AD7705電路的設(shè)計28-30
• 3.2.4 環(huán)境參數(shù)檢測電路設(shè)計30-31
• 3.3 網(wǎng)絡(luò)模塊31-32
• 3.4 Flash存儲模塊32-33
• 3.5 USB接口模塊33
• 3.6 LCD觸摸屏模塊33-35
• 3.7 UART接口模塊35-37
• 3.9 本章小結(jié)37-38
• 第4章 裝置軟件平臺的搭建38-50
• 4.1 交叉編譯環(huán)境的建立38-39
• 4.1.1 交叉編譯的概念38
• 4.1.2 建立交叉開發(fā)環(huán)境38-39
• 4.2 引導(dǎo)程序Bootloader的移植39-41
• 4.2.1 Bootloader的概念39
• 4.2.2 U-Boot的啟動過程39-40
• 4.2.3 U-Boot的移植40-41
• 4.3 Linux內(nèi)核的移植41-45
• 4.3.1 Linux內(nèi)核的介紹41-42
• 4.3.2 Linux內(nèi)核的移植42-45
• 4.4 根文件系統(tǒng)的建立45-48
• 4.4.1 根文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)45
• 4.4.2 根文件系統(tǒng)的選擇45-47
• 4.4.3 根文件系統(tǒng)構(gòu)建47-48
• 4.5 嵌入式Web服務(wù)器Boa的移植48
• 4.6 本章小結(jié)48-50
• 第5章 裝置驅(qū)動程序設(shè)計與數(shù)據(jù)處理50-62
• 5.1 DS18b20驅(qū)動設(shè)計51-54
• 5.1.1 DS18b20的介紹51-53
• 5.1.2 DS18b20驅(qū)動的設(shè)計53-54
• 5.2 CD4051與AD7705驅(qū)動的設(shè)計54-56
• 5.3 S3C2440A/D驅(qū)動的設(shè)計56-58
• 5.4 數(shù)據(jù)處理58-60
• 5.4.1 環(huán)境溫度的數(shù)據(jù)處理58
• 5.4.2 太陽輻照度和風(fēng)速的數(shù)據(jù)處理58-59
• 5.4.3 溫度傳感器PT1 000的數(shù)據(jù)處理59-60
• 5.5 本章小結(jié)60-62
• 第6章 遠程監(jiān)控功能的實現(xiàn)62-70
• 6.1 CGI的工作原理62-63
• 6.2 登陸界面的設(shè)計63-66
• 6.2.1 登陸界面與密碼修改界面的設(shè)計63-65
• 6.2.2 登陸界面CGI程序的設(shè)計65-66
• 6.2.3 密碼修改界面CGI程序的設(shè)計66
• 6.3 監(jiān)控界面的設(shè)計66-69
• 6.3.1 監(jiān)控界面的設(shè)計66-68
• 6.3.2 監(jiān)控界面CGI程序的設(shè)計68-69
• 6.4 本章小結(jié)69-70
• 第7章 Qt圖形界面的設(shè)計70-80
• 7.1 Qt開發(fā)環(huán)境的建立70
• 7.2 Qt圖形界面的設(shè)計70-71
• 7.3 Qt界面對空曬、悶曬和熱損任務(wù)的控制和顯示71-79
• 7.3.1 空曬任務(wù)函數(shù)kstask()的設(shè)計74-76
• 7.3.2 悶曬任務(wù)函數(shù)mstask()的設(shè)計76-77
• 7.3.3 熱損任務(wù)函數(shù)rstask()的設(shè)計77-79
• 7.4 本章小結(jié)79-80
• 第8章 實驗與結(jié)論80-82
• 8.1 實驗80-81
• 8.2 結(jié)論與展望81-82
• 參考文獻82-86
• 致謝86-88
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文88

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