按键测试系统的设计与嵌入式方法研究

摘要

键盘的寿命测试是一个重复性、机械性的工作，每个被检测的按键次数都在百万次以上，由人工测试几乎是不可能的，且人工测试一致性差，误差大，然而，键盘的性能和使用寿命是一项必须测试的指标，按键测试系统就能很好地解决这个问题。
　　 在分析和比较国内外按键测试系统的基础上，结合具体的工程应用背景，分析按键测试系统的功能和性能需求，本课题采用嵌入μC/OS_Ⅱ操作系统的ARM7数据采集卡和基于LabVIEW开发的测控软件组成一个完整的按键测控系统。下位机系统采用Philips公司的ARM7芯片LPC2131为主控制器，运用模糊PID算法对伺服电机进行准确控制，选用具有24位分辨率的AD转换芯片ADS1255来实现力量信号的高精度转换，主控芯片的I/O口进行高速扫描计数位移脉冲信号，同时各接口通过光耦与外部隔离，增加系统的抗干扰能力。用图形化编程工具LabVIEW实现上位机软件的开发，通过RS232串口通信，可实现复杂的数据采集与处理分析功能，实现当前值的显示、测试曲线的显示、数据保存、报表生成与打印等功能。论文叙述了系统的硬件设计、软件开发及控制方法的研究，并对软、硬件抗干扰问题作了研究。
　　 调试结果表明，本系统完全能够满足按键性能测试需求，且具有界面友好、测量精度高、易于操作等特点，已经在实际中得到应用。本系统的软硬件架构，不仅可以用于按键测试系统，同时也可以用于其他数据采集场合，具有很强的通用性。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 前言

1.2 国内外发展现状

1.3 嵌入式操作系统现状

1.4 课题的研究意义

1.5 本文研究内容和主要工作

第2章 按键测试系统的整体方案设计

2.1 按键测试仪的工作原理及性能参数

2.1.1 按键测试仪的工作原理

2.1.2 系统需测试的按键性能参数

2.2 按键测试系统设计方案

2.2.1 系统规格及主要技术指标

2.2.2 系统总体结构图

2.2.3 系统组成单元具体方案设计

2.3 本章小结

第3章 按键测试系统硬件电路的设计

3.1 系统硬件电路设计的要求

3.2 硬件电路的选型论证与设计

3.2.1 主控制器硬件平台结构图

3.2.2 JTAG调试接口

3.2.3 复位及掉电保护电路的设计

3.2.4 串行通信接口

3.2.5 电源电路的设计

3.2.6 力量信号采集电路

3.2.7 位移信号采集电路

3.2.8 伺服电机控制电路

3.3 硬件抗干扰性及可靠性研究

3.3.1 电磁干扰的形成因素

3.3.2 干扰的来源

3.3.3 干扰的耦合途径

3.3.4 硬件上拟采取的抗干扰措施

3.4 本章小结

第4章 按键测试系统软件设计

4.1 编程语言的选择及论证

4.2 uC/OS-Ⅱ介绍

4.3 μC/OS-Ⅱ在LPC2131上的移植

4.3.1 移植的可行性分析

4.3.2 编写OS_CPU.H

4.3.3 编写OS_CPU_C.C文件

4.3.4 编写OS_CPU_A.ASM

4.4 串口驱动

4.4.1 串口驱动简介

4.4.2 API函数集

4.5 本章小结

第5章 按键测试系统控制策略研究

5.1 PID控制器简述

5.2 模糊控制器综述

5.3 按键测试系统的模糊PID控制器设计

5.3.1. 模糊PID控制器的结构

5.3.2. 模糊控制规则的确定

5.4 本章小结

第6章 基于LabVIEW的上位机软件设计

6.1 开发环境LabVIEW简介

6.2 软件总体框架

6.3 软件各部分功能详解

6.4 基于LabVIEW的上位机软件设计

6.4.1 通信方式

6.4.2 校验方式

6.4.3 软件设计

6.5 软件的抗干扰分析

6.6 本章小结

第7章 总结与展望

7.1 论文工作总结

7.2 课题延续

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文

致谢