本文關(guān)鍵詞：嵌入式太陽能熱水系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集器研制

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【摘要】：太陽能熱水系統(tǒng)是太陽能利用的一個重要方向,得到了廣泛的推廣。家用太陽能熱水系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足市場需求,太陽能熱水系統(tǒng)向集中化供熱、智能化控制、遠程化管理方向發(fā)展。對系統(tǒng)供能進行計量、效益進行評估、運行狀態(tài)進行監(jiān)測顯得越來越重要,因此,使用數(shù)據(jù)采集器實現(xiàn)太陽能熱水系統(tǒng)的計量、評估與監(jiān)測十分必要。太陽能熱水系統(tǒng)的形式多樣,普適性的采集器設計應該遵循兩個原則:一是符合國家計量與監(jiān)測相關(guān)標準;二是便于后續(xù)開發(fā)。文章詳細分析了太陽能熱水系統(tǒng)的特點,提出采集器的功能與性能要求,最終制定采集器的總體設計方案。采集器硬件電路簡單、可靠,主要由單片機最小系統(tǒng)、電源、存儲、串口通信和以太網(wǎng)通信等模塊組成。單片機采用STM32F103VE,利用其外設豐富、運算速度快、內(nèi)部存儲器容量大等特點,實現(xiàn)嵌入式實時操作系統(tǒng)的移植。完成了底層驅(qū)動程序開發(fā),主要包括:STM32固件庫分析與配置、操作系統(tǒng)μC/OS的分析與移植、文件系統(tǒng)FatFs的分析與移植、單片機外設及以太網(wǎng)等芯片的功能封裝等。底層驅(qū)動程序的封裝遵循只提供機制不提供策略的原則,以便為應用層程序的開發(fā)預留更大的發(fā)揮空間。完成了應用層程序設計,以高內(nèi)聚低耦合為標準,合理安排任務使其滿足功能及性能要求。其主要包括:超級終端與WEB網(wǎng)頁的配置程序,數(shù)據(jù)的采集、計算及傳輸程序,維護網(wǎng)絡通信狀態(tài)程序和數(shù)據(jù)及日志存儲程序等。采集器的測試結(jié)果表明,其計量、監(jiān)測等功能穩(wěn)定可靠,分層封裝的設計思路,為后續(xù)開發(fā)提供便利。太陽能熱水系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集器的研發(fā),為太陽能熱水系統(tǒng)工程的應用提供重要的技術(shù)管理手段。
【關(guān)鍵詞】：太陽能熱水系統(tǒng) 嵌入式 μC/OS 以太網(wǎng) 文件系統(tǒng)FatFs 能量計量
【學位授予單位】：杭州電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP274.2;TK515
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 引言10-15
• 1.1 課題背景及意義10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 主要研究內(nèi)容14-15
• 第2章 采集器總體結(jié)構(gòu)分析及設計15-22
• 2.1 太陽能熱水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概況15-19
• 2.1.1 太陽能熱水系統(tǒng)組成15-16
• 2.1.2 采集器功能需求分析16-19
• 2.2 采集器總體結(jié)構(gòu)設計19-21
• 2.3 本章小結(jié)21-22
• 第3章 采集器硬件組成及實現(xiàn)22-32
• 3.1 硬件電路整體組成22
• 3.2 單片機最小系統(tǒng)22-24
• 3.3 以太網(wǎng)模塊原理圖24-25
• 3.4 RS485通信模塊25-27
• 3.4.1 RS485通信電路原理圖25-26
• 3.4.2 RS485防雷措施26-27
• 3.5 SD卡存儲模塊27-28
• 3.6 調(diào)試串口及其他輔助電路28-29
• 3.7 電源模塊29-31
• 3.8 本章小結(jié)31-32
• 第4章 采集器底層軟件移植與實現(xiàn)32-48
• 4.1 STM32固件庫32-34
• 4.1.1 STM32固件庫配置32
• 4.1.2 STM32引導過程分析32-34
• 4.2 嵌入式實時操作 μC/OS-II34-38
• 4.2.1 μC/OS-II的介紹34-36
• 4.2.2 μC/OS-II操作系統(tǒng)的移植36-38
• 4.3 嵌入式文件系統(tǒng)FatFS38-43
• 4.3.1 SD卡讀寫程序設計39-41
• 4.3.2 FatFs文件系統(tǒng)移植41-43
• 4.4 以太網(wǎng)通信接口軟件設計43-44
• 4.4.1 網(wǎng)絡協(xié)議模型43-44
• 4.4.2 以太網(wǎng)通信接口設計44
• 4.5 串口通信接口軟件設計44-47
• 4.5.1 USART通信的幾種模型44-45
• 4.5.2 USART通信接口設計45-47
• 4.6 本章小結(jié)47-48
• 第5章 采集器應用軟件設計與實現(xiàn)48-64
• 5.1 采集器軟件總體設計48-51
• 5.1.1 主函數(shù)設計48-49
• 5.1.2 軟件總體結(jié)構(gòu)49-51
• 5.2 TCP通信接口任務設計51-54
• 5.2.1 任務設計51-53
• 5.2.2 身份驗證過程53
• 5.2.3 AES加密數(shù)據(jù)53-54
• 5.3 采集計量任務設計54-58
• 5.3.1 任務設計54
• 5.3.2 數(shù)據(jù)采集部分設計54-56
• 5.3.3 數(shù)據(jù)計算部分設計56-58
• 5.4 采集器程序配置設計58-62
• 5.4.1 基于超級終端配置方法設計58-60
• 5.4.2 基于Web網(wǎng)頁的配置方法設計60-62
• 5.5 心跳包任務設計62
• 5.6 本章小結(jié)62-64
• 第6章 性能分析與測試64-67
• 6.1 程序框架性能分析64
• 6.2 數(shù)據(jù)采集及計算分析64-65
• 6.3 遠程通信測試65-66
• 6.4 本章小結(jié)66-67
• 第7章 總結(jié)與展望67-69
• 7.1 工作總結(jié)67
• 7.2 展望67-69
• 致謝69-70
• 參考文獻70-73
• 附錄A73-74
• 附錄B74-80

【相似文獻】

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本文編號：1098822