基于LPC2214的分光计离子计合并处理平台的搭建

摘要

碘是环境和食品检测的重要指标之一，和人健康、生活息息相关，现在测碘仪普遍采用的是离子选择电极法或分光光度法。它们有各自的特点、浓度测量的适用范围和环境因素的影响，因此将两者的优点结合起来，搭建一个两种方法的合并处理平台很有意义。 本文提出了一种离子计、分光计合并处理平台的搭建的设计方案。该方案采用光电二极管作为光信号探测器；采用碘离子选择性电极作为离子浓度传感器。为此设计了采用ARM芯片为核心的嵌入式系统，实现了系统控制、数据的采集处理和存储，并移植了嵌入式操作系统uclinux，进行外围设备的管理和程序设计，完成了合并处理平台的单芯片控制，同时移植了嵌入式数据库sqlite，方便数据进行管理和查询。最后使用java开发了上位机控制软件，实现了平台和计算机的通讯，测量结果可以在计算机上显示并以文件的方式保存。前期的实验结果表明，选用的数据采集芯片可以达到系统的精度要求。 在本设计中主要完成以下工作： 1.讨论了采用离子计和分光计在测碘仪器中的应用，及其两种方法的优缺点，在此基础上提出了合并处理平台的搭建方案。 2.搭建了由高亮度LED为光源，单色滤波片和光电二极管组成的光学系统；进行了分光计数据采集通道的测试，并进行了离子计数据采集通道的模拟测试。 3.以ARM芯片LPC2214为核心进行了平台系统的嵌入式系统的硬件设计，并移植了嵌入式操作系统uclinux对系统资源进行管理和任务调度。 4.以PC机作为上位机，使用JAvA语言编写了上位机控制软件，完成样机制备并进行了整机实验，验证了包括光路在内的总体设计的可行性。 5.移植了MINIGUI嵌入式图形用户界面，分析了MINIGUI图形用户界面的组织结构及其驱动程序的编写方法，并进行了应用程序的开发。 6.移植了嵌入式数据库sqlite，实现了对浓度数据的存储和管理，并对所存储的数据进行查询和上传，方便了系统对数据的操作和维护。 7.设计了网络电路模块，实现了以NFS挂载的方式共享宿主机的资源，方便了程序开发和调试。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1引言

1.2碘含量检测的几种方法

1.3用于碘含量检测仪器的国内外发展现状

1.4课题研究的目的和意义

1.5本论文的主要研究内容

2分光计离子计碘测量原理

2.1分光光度计测量原理

2.1.1分光计工作原理

2.1.2影响分光计测量准确度的因素

2.1.3实验方案及数据获取

2.2离子计测量原理

2.2.1离子计工作原理

2.2.2影响离子计测量准确度的因素

2.2.3实验方案及数据获取

2.3合并处理平台搭建的可行性

3系统的硬件设计

3.1离子选择性电极设计

3.2分光光度计系统设计

3.2.1系统的光路设计

3.2.2 OPT101P光电传感器

3.2.3光源的确定

3.3系统的电路设计

3.3.1系统电源设计

3.3.2 LPC2214简介

3.3.3 A/D转换电路

3.3.4存储器电路

3.3.5通讯及人机交互部分

4系统的软件设计及设备驱动

4.1嵌入式操作系统移植到目标板上

4.1.1嵌入式操作系统uclinux介绍

4.1.2 uclinux在LPC2214上的移植

4.2网络接口的设备驱动

4.2.1网络芯片RTL8019的应用

4.2.2网络通讯的基本原理

4.2.3网络功能的实现

4.3串行通讯的设计

4.3.1串行通讯模块的设计

4.3.2上位机的JAVA程序设计

4.4 LCD液晶设备的驱动

4.4.1 MINIGUI的体系结构

4.4.2 MINIGUI在目标板上的移植

4.4.3 MINIGUI图形显示的实现

4.5信号采集设备的驱动

4.5.1 AD7705的应用

4.5.2数据的采集的驱动

4.6嵌入式数据库sqlite的移植

4.6.1嵌入式数据库sqlite的简介

4.6.2嵌入式数据库sqlite在LPC2214+uclinux上的移植

4.6.3嵌入式数据库sqlite的应用开发

4.7软件流程图

4.7.1液晶显示子程序

4.7.2数据采集子程序

4.7.3数据管理子程序

5结束语

参考文献

致谢

作者个人简历及发表的学术论文