發(fā)布時間：2017-09-03 13:37

  本文關(guān)鍵詞：基于ARM處理器和MODBUS-RTU協(xié)議的溫控系統(tǒng)設(shè)計

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【摘要】：隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對醫(yī)療器械的要求不斷提高,溫度的測量和控制在醫(yī)療器械相關(guān)領(lǐng)域中顯得尤為重要。腫瘤深部熱療是一種用熱能治療腫瘤的綠色療法,目前最常用的腫瘤深部熱療機是基于內(nèi)生場的深部熱療機,水袋緊貼人體皮膚,起到共振和給體表降溫作用,在熱療過程中,一旦水袋溫度過高,通過病人主觀感覺自主報警提醒醫(yī)生更換冷水袋。為了避免熱耐受高的患者皮膚燙傷,而熱耐受低的患者因為頻繁中斷治療更換水袋影響療效,設(shè)計一種能夠?qū)λ鼫囟冗M行實時監(jiān)控并且高精度地控制水溫的溫控系統(tǒng)有著十分重要的臨床意義。目前市場上存在的溫控設(shè)備主要基于PLC或者單片機進行控制,由于PLC主要針對重復(fù)較少或數(shù)據(jù)量較小的工程,適用范圍較窄,并且存在成本較高的缺點;而單片機雖然具有低功耗高效率且廉價的優(yōu)點,但其抗干擾能力差,故障率較高。為了克服現(xiàn)有設(shè)備存在的缺點和適應(yīng)現(xiàn)代化技術(shù)革新以滿足臨床應(yīng)用,本文的主要研究工作是設(shè)計一種基于ARM架構(gòu)和MODBUS-RTU通訊協(xié)議的溫控系統(tǒng),由于該系統(tǒng)將ARM處理器與MODBUS-RTU通訊協(xié)議的優(yōu)點充分結(jié)合,所以較之傳統(tǒng)的溫控系統(tǒng),其主要優(yōu)點是可靠性高,響應(yīng)速度快,能夠?qū)崿F(xiàn)多路水溫同時快速精確控制。本文首先論述了嵌入式操作系統(tǒng)的組成并簡要介紹了MODBUS-RTU通訊協(xié)議,然后設(shè)計了溫度控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng),包括通信模塊,JTAG電路,測溫模塊和繼電器控制模塊等。在該系統(tǒng)的軟件設(shè)計部分中主要將MODBUS-RTU通訊協(xié)議進行移植,編寫主板控制程序,溫度數(shù)據(jù)采集程序等。本文監(jiān)控模塊選用基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的STM32F103VBT6增強型微處理器芯片作為控制器設(shè)計硬件電路和監(jiān)控程序,整個溫控系統(tǒng)通過RS232/485總線組成二級通信網(wǎng)絡(luò),采用MODBUS協(xié)議“主-從”方式通信。監(jiān)控中心計算機對整個網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點進行監(jiān)控,通過監(jiān)控軟件實時采集各個終端的溫度數(shù)據(jù)并對各個終端進行溫度調(diào)節(jié)和控制。
【關(guān)鍵詞】：ARM MODBUS-RTU 溫度控制 熱電偶
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP273
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-13
• 1.1 課題研究的背景10-11
• 1.2 課題研究的目的及意義11
• 1.3 課題研究的主要內(nèi)容11
• 1.4 小節(jié)11-13
• 第2章 相關(guān)技術(shù)簡介13-20
• 2.1 ARM處理器簡介13-16
• 2.1.1 ARM Cortex-M3簡介14
• 2.1.2 STM32F103VBT6特性14-16
• 2.2 MODBUS通信協(xié)議簡介16-18
• 2.2.1 MODBUS通信協(xié)議特點16-17
• 2.2.2 MODBUS-RTU協(xié)議特點17-18
• 2.3 熱電偶傳感器簡介18-19
• 2.4 小節(jié)19-20
• 第3章 系統(tǒng)總體設(shè)計20-24
• 3.1 需求分析20
• 3.2 系統(tǒng)構(gòu)成方案20-23
• 3.2.1 監(jiān)控模塊設(shè)計方案21-22
• 3.2.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)組建方案22-23
• 3.3 系統(tǒng)功能及性能23
• 3.4 小結(jié)23-24
• 第4章 硬件設(shè)計24-32
• 4.1 硬件系統(tǒng)的設(shè)計原則24
• 4.2 主控板硬件24-28
• 4.2.1 主控板CPU電路25-26
• 4.2.2 RS485總線電路26-27
• 4.2.3 RS232總線電路27-28
• 4.3 Sensor板硬件28-31
• 4.3.1 CPU控制模塊電路29-30
• 4.3.2 數(shù)據(jù)采集電路30-31
• 4.4 小結(jié)31-32
• 第5章 軟件設(shè)計32-42
• 5.1 軟件總體設(shè)計32-34
• 5.2 初始化程序設(shè)計34-36
• 5.2.1 JTAG初始化34-35
• 5.2.2 時鐘初始化35
• 5.2.3 串口初始化35-36
• 5.3 MODBUS-RTU通信實現(xiàn)36-39
• 5.3.1 網(wǎng)絡(luò)通信程序36-38
• 5.3.2 MODBUS-RTU數(shù)據(jù)幀中的CRC校驗碼計算38-39
• 5.4 溫度采集模塊程序設(shè)計39-41
• 5.5 小結(jié)41-42
• 第6章 系統(tǒng)測試42-44
• 6.1 測試和結(jié)果42-43
• 6.2 小結(jié)43-44
• 第7章 結(jié)論與展望44-46
• 7.1 結(jié)論44-45
• 7.2 展望45-46
• 參考文獻(xiàn)46-48
• 致謝48

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