一种网络化智能仪器设计与实现

摘要

伴随着微电子技术和计算机技术的不断发展，使得传统电子仪器在工作原理、应用功能、测量精度及自动化水平等方面都发生了巨大的变化，智能仪器也这样应运而生，其除了具有基本的测量功能以外，还具有极强的数据处理功能以及良好的人机交互功能。因此智能仪器已经在测控领域中得到了广泛应用，在不同测控系统中，现场总线技术以其高可靠性、方便连接、开放性强等特点，已经广泛应用于对可靠性和实时性要求较高的测控网络当中，基于现场总线技术和以太网技术的网络化测控系统已经具有了取代传统封闭式测控系统的发展趋势。
　　 论文中设计的一种网络化智能仪器采用多个微处理器，可以完成对多个对象的测量与控制，用户也可以自行扩展测量对象连接上预留的接口即可使用，可以实现的智能化功能包括自动测量、零点飘移自动校准、增益自动校准、量程自动转换、RAM自检、ROM自检，为了能提高网络化智能仪器的实用价值，还设计了一个实用功能模块，里面包括有8位LED、数码管、矩阵键盘、SD卡接口、音频接口等实用功能电路可供选择使用，数据通信可以采用RS-232、RS-485、CAN、以太网等方式，使用不同的数据通信方式可组建不同的通信网络，在这些通信网络当中可以作为一个通信结点实现与其它智能仪器的网络化通信。
　　 根据网络化智能仪器的功能特性，本文采用的微处理器分别为ARM9系列的S3C2440芯片和STM32增强型系列的STM32F106VET6芯片，S3C2440芯片用于对象的数据采集和控制，STM32F106VET6芯片用于数据通信，主要测量对象为温度，扩展了压力和转速测量对象供用户使用，同时预留了接口以供用户自行扩展对象;完成了系统硬件电路设计，包括微处理器模块、温度测控模块、扩展对象模块、智能化功能模块、总线模块、以太网模块、实用功能模块、触摸屏接口模块电路;完成了系统软件设计，包括温度测控模块、智能化功能、以太网Web通信、触摸屏通信、上位机软件;完成了系统调试，详细介绍了以温度对象进行测控的系统调试，包括采集电路、控制电路、数据转换、触摸屏通信、网页通信、MCGS组态软件六个方面。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 研究现状及发展趋势

1．3 主要研究内容

第2章 网络化智能仪器总体方案设计

2．1 系统特点及分析

2．2 系统方案设计

第3章 网络化智能仪器硬件设计

3．1 微处理器介绍

3．1．1 S3C2440

3．1．2 STM32F103VET6

3．2 温度测控模块电路设计

3．2．1 温度传感器

3．2．2 信号调理电路设计

3．2．3 A／D转换电路设计

3．2．4 控制电路设计

3．3 扩展对象模块电路设计

3．3．1 电子秤模块电路设计

3．3．3 步进电机模块电路设计

3．4 智能化功能模块电路设计

3．4．1 零点飘移自动校准电路设计

3．4．2 增益自动校准电路设计

3．4．3 量程自动切换电路设计

3．5 总线模块电路设计

3．5．1 CAN接口电路设计

3．5．2 RS232／RS485接口电路设计

3．5 以太网模块电路设计

3．6 实用功能模块电路设计

3．6．1 8位LED电路设计

3．6．2 数码管及矩阵键盘电路设计

3．6．3 SD卡接口电路设计

3．6．4 音频接口电路设计

3．7 触摸屏模块接口电路设计

第4章 网络化智能仪器软件设计

4．1 温度测控模块软件设计

4．1．1 信号检测程序设计

4．1．2 数据处理程序设计

4．1．3 PID算法程序设计

4．2 智能化功能软件设计

4．2．1 零点飘移自动校准程序设计

4．2．2 增益自动校准程序设计

4．2．3 量程自动切换程序设计

4．2．4 RAM／ROM自检程序设计

4．3 以太网Web通信软件设计

4．3．1 Web服务器程序设计

4．3．2 网页通信程序设计

4．4 触摸屏通信软件设计

4．4．1 中显触摸屏介绍

4．4．2 触摸屏通信程序设计

4．5 上位机软件设计

4．5．1 MCGS组态软件

4．5．2 MCGS组态软件设计

第5章 网络化智能仪器调试

5．1 采集电路调试

5．2 控制电路调试

5．3 数据转换调试

5．4 触摸屏通信调试

5．5 网页通信调试

5．6 组态软件通信调试

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

附录1 硬件电路图

附录2 实物图