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基于Linux嵌入式系统的闸门启闭机高度荷载仪研究

作　者: 肖文博
导　师: 邵建龙
学　校: 昆明理工大学
专　业: 电路与系统
关键词: 闸门启闭机高度荷载仪嵌入式Linux ARM9 QT 静态库
分类号: TV664
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

闸门的高度控制和对闸门启闭机荷载的显示是水利工程中重要的环节。对闸门高度的精确控制以及闸门启闭机荷载的实时测量是保证水利项目生产安全的必要手段。随着科学技术的发展和人们对安全生产的重视提高,设计出一个稳定的、精确的闸门启闭机高度荷载仪成为了人们极为关注的一个方面。本文针对现有闸门监控中的闸门启闭机高度荷载仪存在的闸门高度测量不准确、启闭机荷载测量有偏差、测量结果滞后等问题,提出了采用基于Linux的嵌入式系统来进行高度荷载仪的设计。对闸门高度的测量采用激光测距仪和角编码器相配合的方法,分别得出精确的闸门上升、下降的高度计算函数；对闸门荷载的测量采用测量有功功率和闸门提升速度的方法来计算出系统的整体荷载。系统分为硬件设计和软件设计两个部分。硬件设计包括对嵌入式中心控制系统的选择,以及对外围传感器的选择。嵌入式中心控制系统选择扬创科技YC2440开发板,它的处理器采用三星公司ARM9系列的处理器S3C2440,具有很快的处理速度,同时开发板还配套了扩展板,涵盖了常用的各种硬件接口。如串口,网口,USB口等等。外围传感器选择了绝对型光电角编码器、功率仪表作为数据的采集端。通过角编码器的编码值来测量闸门高度,通过功率和力的物理学关系来间接测量系统荷载值。软件设计包括对操作系统的配置和编译,对常用函数的集成处理,对相关通信协议的编写以及最终显示程序的设计和实现。操作系采用择开源的嵌入式Linux系统作为程序运行的平台,这样可以大量节省经济投入,又能保持整个系统的稳定性。函数静态库的设计可以在对库文件源代码进行保密的同时增强系统的开放性,只要了解函数的参数和功能就能在Linux上进行应用程序的二次开发。由于Linux系统天生良好网络性能,使得系统在对外通信时使用TCP/IP协议完全没有问题。系统和传感器之间采用工业控制中常用的Modbus方式,提高了可靠性和通用性。终端显示程序亦用了开源版的QT/Embedded来开发,在保持友好界面和稳定性的同时,最大限度的降低了开发的成本,为广泛的实际应用打下了良好基础。通过实际测试,基于嵌入式Linux的高度荷载仪能够与JK控制系统配合工作,能够有效测量出闸门的高度和荷重并进行显示和上传,具有良好的可扩展性和兼容性,达到了预期目标。

基于Linux嵌入式系统的闸门启闭机高度荷载仪研究

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