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基于μC/OS-Ⅱ的柴油发电机组控制器的设计与实现

作　者: 梁联冠
导　师: 陈立定
学　校: 华南理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 柴油发电机组 “三遥” ATT7022A μC/OS-Ⅱ操作系统
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

柴油发电机组是当今社会生产和生活的重要的主电源或备用电源,而柴油发电机组的监控系统则是柴油发电机组的一个重要组成部分。随着电子技术和计算机控制技术的发展,越来越多的数字化、智能化柴油发电机组监系统面世,而且与传统的使用指针式仪表测量的监控系统相比,具有较强的市场竞争力。此外,国产的监控系统与国外产品在技术水平上的差距也在慢慢变小。在这一背景下,本文参考国内外先进的技术和控制功能,设计了一个基于32位微控制器ARM7的柴油发电机组控制器,并尝试使用了多任务实时操作系统μC/OS-Ⅱ。本文从硬件和软件两个方面对系统设计进行了阐述。在硬件方面,本文以飞利浦公司的LPC2214芯片作为主控芯片,参考数字化电能表的方案采用了国内珠海炬力公司的电能计量芯片ATT7022A进行电量采集,其余部分参数采集后经由TI公司的A/D转换器TLC2543进行转换,采集的参数通过LCD显示屏实时显示。在软件方面,本文使用了μC/OS-Ⅱ操作系统,分析了在ADS1.2开发环境下μC/OS-Ⅱ的移植过程,依据系统目标功能进行了任务划分及各任务的功能说明。另外,本文还介绍了系统的通信协议Modbus及其在监控终端的实现。最后,本文对系统的软件调试和功能测试作出了简要总结。本设计在柴油发电机组控制器中首次采用了嵌入式实时操作系统进行软件设计,取得了预期效果,实现了“三遥”功能。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-14
  1.1 柴油发电机组相关背景介绍  9-10
  1.2 国内柴油发电机组控制器的发展  10
  1.3 目前国内外柴油发电机组控制器的研究现状对比  10-11
  1.4 “三遥”功能简介  11-12
  1.5 本课题的任务及研究意义  12-13
    1.5.1 本课题的任务  12
    1.5.2 本课题的研究意义  12-13
  1.6 本章小结  13-14
第二章系统的硬件设计  14-46
  2.1 系统设计方案  14-15
    2.1.1 系统的目标功能  14
    2.1.2 系统的硬件构成  14-15
  2.2 主控模块  15-17
  2.3 电量采集模块  17-24
    2.3.1 ATT7022A 芯片介绍  18-20
    2.3.2 电压及电流的采样  20-21
    2.3.3 其他电参数的获取  21-22
    2.3.4 SPI 通讯接口  22-24
      2.3.4.1 SPI 接口简介  22-23
      2.3.4.2 ATT7022A 的SPI 接口  23-24
  2.4 柴油发电机组油压、水温的检测  24-29
    2.4.1 A/D 转换器件的选择  24-26
    2.4.2 传感器整形滤波电路  26-29
  2.5 蓄电池、充电机电压检测  29-30
  2.6 柴油发电机组转速的测量  30-32
    2.6.1 测速原理  30-31
    2.6.2 具体测速方案  31-32
  2.7 液晶显示模块  32-35
    2.7.1 12864 点阵型液晶显示器的显示原理  33-34
    2.7.2 LCD 模块与CPU 的接口电路  34-35
  2.8 键盘模块  35-36
  2.9 开关量输入输出模块  36-38
  2.10 存储模块与时钟模块  38-41
    2.10.1 I~2C 接口简介  38-39
    2.10.2 存储模块  39-40
    2.10.3 时钟模块  40-41
  2.11 通信模块  41-42
  2.12 电源模块  42-45
  2.13 本章小结  45-46
第三章操作系统的选择与移植  46-54
  3.1 实时多任务操作系统的优势  46-47
  3.2 μC/OS-Ⅱ的主要特点  47-48
  3.3 μC/OS-Ⅱ的移植条件  48-49
  3.4 μC/OS-Ⅱ在LPC2214 上的移植  49-53
  3.5 本章小结  53-54
第四章应用程序的软件设计  54-72
  4.1 系统启动流程  54-55
  4.2 应用程序任务的划分  55-57
  4.3 主函数与开始任务  57-58
  4.4 关于其他任务  58-63
  4.5 硬中断服务程序  63-64
  4.6 任务间的通信与同步  64-66
  4.7 串口通信的设计  66-71
    4.7.1 Modbus 通信协议简介  66-67
    4.7.2 Modbus 报文设计  67-68
    4.7.3 Modbus 协议在监控终端的实现  68-71
  4.8 本章小结  71-72
第五章系统调试  72-76
  5.1 软件调试  72-74
  5.2 系统整体测试  74-75
  5.3 本章小结  75-76
总结与展望  76-77
参考文献  77-80
附录  80-81
攻读硕士学位期间取得的研究成果  81-82
致谢  82

基于μC/OS-Ⅱ的柴油发电机组控制器的设计与实现

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