基于ARM的壁掛兩用爐綜合性能測試系統(tǒng)設(shè)計

白延敏

（正德職業(yè)技術(shù)學院電子與信息技術(shù)系，江蘇 南京 211100）

據(jù)調(diào)查，傳統(tǒng)的兩用爐性能測試臺比較少，主要有以下2種：

（1）傳統(tǒng)人工測試方法，通過多種儀器儀表如溫度計、壓力表、流量計等來逐個測量所需要的參數(shù)，然后進行人工數(shù)據(jù)處理。

（2）基于ARM-linux的系統(tǒng)和ARM9處理器，有快捷的實時數(shù)據(jù)采集功能，配合人機交互界面，簡單便于操作，實時、快速。

本系統(tǒng)采用第二種方法。

1 綜合性能測試系統(tǒng)的組成

整個系統(tǒng)主要由兩部分組成——執(zhí)行管路部分和處理器控制部分。

測量的物理量為3個流量值（衛(wèi)浴進水流量、采暖出水流量、燃氣流量）、4個壓力值（衛(wèi)浴進水壓力、采暖回水壓力、燃氣壓力和閥二次壓力）和6個溫度值（衛(wèi)浴進出水溫度、采暖回水和出水溫度、燃氣溫度和煙氣溫度）。

受控部分則為6個電磁閥（電磁閥1~電磁閥 6）等。

系統(tǒng)硬件主要以S3C2440微控制器為核心，配備AD轉(zhuǎn)換模塊、人機接口模塊和驅(qū)動模塊等。本文主要介紹溫度信號處理、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、電磁閥驅(qū)動電路設(shè)計及軟件的設(shè)計。

圖1 兩用爐檢測臺工作原理圖

2 硬件電路設(shè)計

2.1 溫度信號處理電路設(shè)計

本系統(tǒng)溫度傳感器采用Pt100，即R0=100Ω，溫度要求范圍為0～100℃。Pt100溫度傳感器采用三線制連接方式接入系統(tǒng)中，三線制的方式電路簡單、經(jīng)濟，還可以實現(xiàn)較高精度的測量。

傳感器輸出的電壓信號較弱，需增加放大電路，而且為了減小放大電路對測量電橋的影響，放大電路應(yīng)具有高輸入阻抗的特性，并且具有低漂移、高精度及較強的抗干擾能力。本系統(tǒng)采用的是TI（Texas Instruments）公司生產(chǎn)的放大器INA114。

2.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計

模數(shù)轉(zhuǎn)換電路采用三線制SPI方式與微處理器S3C2440相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換基準電壓，采用內(nèi)部基準方式，信號的輸入采用8路單端方式，在信號輸入電路上，接限流電阻和去耦電容來達到穩(wěn)定信號和保護AD芯片的目的。轉(zhuǎn)換狀態(tài)信號SSTRB直接與LPC2134的通用I/O口相連，具體電路圖如圖2所示。

圖2 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路

圖中AI1～AI8表示Pt100經(jīng)差壓電橋、放大濾波后的電壓信號。

2.3 電磁閥驅(qū)動電路設(shè)計

本系統(tǒng)的執(zhí)行器件電磁閥為SMC公司生產(chǎn)的型號為VXD2152、壓力為0.02～0.7 MPa、24V供電的電磁閥。電磁閥工作需要較大的驅(qū)動電流，而S3C2440的I/O口的驅(qū)動能力有限，另外由于電磁閥的電流較大，如果直接與S3C2440的I/O口相連，一旦發(fā)生短路或者尖峰脈沖，很可能會將芯片燒毀。

因此在S3C2440與電磁閥之間，需要一個由光耦、開關(guān)驅(qū)動管等組成的電路，來驅(qū)動電磁閥，如圖3所示。

圖3 電磁閥驅(qū)動電路

3 軟件設(shè)計

軟件設(shè)計包括驅(qū)動程序設(shè)計和應(yīng)用程序設(shè)計。驅(qū)動程序部分完成的工作，包括系統(tǒng)初始化、開啟/關(guān)閉數(shù)據(jù)采集設(shè)備、LCD驅(qū)動、USB驅(qū)動，中斷服務(wù)程序、應(yīng)用層控制接口、應(yīng)用層數(shù)據(jù)接口等。由B/GPS碼終端設(shè)備精確提供周期性中斷信號，系統(tǒng)中所有數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸均須在100 ms一個循環(huán)周期完成，因此大部分任務(wù)都在中斷程序中完成。

應(yīng)用程序部分包括啟動、控制數(shù)據(jù)采集過程，對采集的數(shù)據(jù)進行存儲、顯示、打印。Qt/Embedded擁有占用空間較小、可移植、并且將外部設(shè)備抽象為keyboard和mouse輸入事件，底層接口支持鍵盤、以及用戶自定義的設(shè)備等優(yōu)點，所以本系統(tǒng)選用來進行圖形界面的開發(fā)。

4 結(jié)束語

本文研究了一種基于ARM9的綜合性能測試系統(tǒng)，使用了ARM相關(guān)的硬件技術(shù)、軟件技術(shù)、檢測技術(shù)、操作系統(tǒng)知識、計算機編程以及機械方面的知識?，F(xiàn)場測試兩用爐的熱效率、熱負荷準確度，停水溫升，最高熱水溫度等項目，精度高，速度快，便于操作，在生產(chǎn)企業(yè)提高了生產(chǎn)效率。該系統(tǒng)還可應(yīng)用于科研、質(zhì)量檢測部門。

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