便携式围护结构含水率测试仪的研究

摘要

由于建筑围护结构保温性能关系到其节能效果，所以在交付使用前需要现场检测。含水率是影响热工性能的一个重要参数，准确测试出墙体沿深度方向的含水率分布，将为建筑围护结构保温性能检测提供重要的参数。 本论文结合围护结构的特点，采用了平面电容式传感器作为含水率的检测部件。平面电容传感器克服了传统检测方法的不足，使围护结构含水率检测可以在大面积范围内进行。同时，结合层析算法，实现了含水率沿墙体深度方向的检测，得到了输出电压与含水率大小的关系式。 为了方便电容的处理，设计了具有小电容、高精度、高抗干扰能力的C/V转换和信号调理电路，把对电容的处理转化为与其成比例的电压的处理。结合仪器使用的便携性，完成了主控制芯片的选型，采用了PHIPLIS公司的ARM7TDMI系列嵌入式控制芯片LPC2210为主控CPU芯片，完成了最小系统、A/D转换电路、串口通讯、键盘接口的设计。同时为增强系统的人机交互性能，系统扩展了液晶显示的功能模块。 软件部分，采用源码公开的嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ作为软件运行平台，完成了μC/OS-Ⅱ在LPC2210上的移植。并且以ADS1.2为开发工具，编写了数据采集程序、数据处理程序、通讯程序、键盘程序和液晶显示等多任务程序。在μC/OS-Ⅱ管理下，使任务协调工作，实现了数据的采集、处理和显示。为增强系统的抗干扰能力，本文采用了平滑滤波算法，使数据更加可靠。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题背景

1.2本课题研究的目的和意义

1.3国内外相关技术发展现状

1.3.1国外相关技术发展现状

1.3.2国内相关技术发展现状

1.4本文主要研究内容

第2章含水率检测原理

2.1平面电容式传感器

2.2含水率检测方法

2.2.1含水率测试方法

2.2.2层析算法

2.3信号调理电路的设计

2.4本章小结

第3章含水率测试仪的硬件设计

3.1控制器芯片的选型

3.2 LPC2210 ARM微控制器介绍

3.3 LPC2210微控制器的最小系统

3.3.1电源设计

3.3.2晶振电路

3.3.3复位电路

3.3.4 JTAG接口电路

3.3.5 存储器扩展

3.4 A／D转换电路的设计

3.5液晶显示电路的设计

3.6键盘接口

3.7 RS-232通讯接口设计

3.8 PCB板设计及硬件调试

3.8.1 PCB板的设计

3.8.2系统硬件调试

3.9本章小结

第4章 μC／OS-Ⅱ在LPC2210上的移植

4.1移植的概念及条件

4.1.1移植的概念

4.1.2移植的条件

4.1.3移植的工作内容

4.2 μC／OS-Ⅱ硬件／软件体系结构

4.3移植方案

4.4具体的移植过程

4.4.1编写OS CPL3.H

4.4.2编写OS_CPU_C.C文件

4.4.3编写OS_CPU_A.S文件

4.5启动代码Bootloader的编写

4.5.1启动代码的流程

4.5.2异常向量表的编写

4.5.3初始化堆栈

4.5.4移植代码调试过程

4.6本章小结

第5章含水率测试仪的软件设计

5.1 ARM的调试方法和开发工具

5.1.1 ARM的调试方法

5.1.2 ARM的开发工具介绍

5.2实时多任务软件的设计方法及步骤

5.2.1设计方法及步骤

5.2.2任务划分及其优先级设置规则

5.2.3任务间通信机制的选择

5.3系统多任务软件设计

5.3.1需求分析

5.3.2任务划分

5.3.3各任务、中断之间的转换

5.4各个任务、中断程序的编写

5.4.1主程序的编写

5.4.2任务的编写

5.4.3中断服务程序的编写

5.4.4数据处理和滤波算法

5.5本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢