基于嵌入式Linux太阳能集热管热性能检测装置的研究与设计

【摘要】：太阳能作为国家重点发展的行业,一直持续的稳定的发展着。近年来,随着传统能源的储备量逐渐的减少,人们对太阳能利用的要求越来越大,太阳能行业也随之得到了快速的发展。在众多的太阳能的利用方法中,太阳能作为热能源被利用的越来越广泛,尤其是太阳能热水器已成为众多家庭不可或缺的用品。真空集热管作为热水器的光热转换器件,其集热效率直接决定太阳能热水器质量的优劣。这样,就需要有一种针对太阳能集热管的热性能检测装置的出现,来解决判断这个问题。 本文设计实现了基于嵌入式Linux太阳能集热管的热性能检测装置,硬件CPU采用了低功耗、高性能ARM芯片,外围扩展信号采集模块,能够很好的完成各参数的采集工作。操作系统则选用当前比较流行且功能比较完善嵌入式Linux系统,可以按照具体的需要进行裁剪和配置。在对太阳能集热管的热性能检测装置的工作原理和功能实现进行仔细的分析后,按照嵌入式操作系统的开发流程,确定硬件以及软件设计总体方案。确定设计的总体方案后,基于体系的特殊结构,对系统的硬件、软件进行详细设计。在硬件设计上,划分系统硬件总体结构,实现了信号检测模块、UART串口、以太网模块以及LCD液晶显示模块。为了使硬件能够正常的运行,在软件方面,进行了Bootloader和嵌入式Linux系统的移植,并在此基础上开发了硬件的驱动程序。最后,根据太阳能集热管的热性能参数的检测标准,实现了上层应用层的程序。同时,可以通过网络接口和LCD触摸屏接口两种方式进行远程和现场的人机交互。经实验证明,装置能够很好的实现预期的功能。 本文融合了计算机技术、微电子技术、嵌入式Linux操作系统、Qt Gui图形界面以及嵌入式web服务器,涉及到了知识面广、技术难度高。同时,本文研究的太阳能集热管的热性能检测装置是嵌入式产品,经过适当的改进后可以被应用到检测部门来检测太阳能集热管的质量。 【关键词】：太阳能集热管 嵌入式Linux 嵌入式web服务器 Qt GUI
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM615;TP368.12
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-18
• 1.1 课题来源12
• 1.2 太阳能集热管的热性能检测标准的介绍12-15
• 1.2.1 空晒性能参数Y12-13
• 1.2.2 闷晒太阳辐照量H13-14
• 1.2.3 平均热损系数ULT14-15
• 1.3 课题研究的内容15
• 1.4 本文的创新点15-18
• 第2章 装置总体方案的设计18-24
• 2.1 太阳能集热管的热性能检测装置的总体框架18-19
• 2.2 太阳能集热管的热性能检测装置的组成19-20
• 2.2.1 太阳能集热管的热性能检测装置的硬件结构19
• 2.2.2 太阳能集热管的热性能检测装置的软件系统19-20
• 2.3 太阳能集热管的热性能检测装置的设计与实现方法20-22
• 2.3.1 太阳能集热管的热性能检测装置硬件平台的设计21
• 2.3.2 太阳能集热管的热性能检测装置软件平台设计21-22
• 2.4 本章小结22-24
• 第3章 装置硬件平台的设计24-38
• 3.1 太阳能集热管的热性能检测装置的硬件结构24
• 3.2 信号采集模块24-31
• 3.2.1 温度传感器PT1000电路的设计25-26
• 3.2.2 多路开关电路的设计26-28
• 3.2.3 AD7705电路的设计28-30
• 3.2.4 环境参数检测电路设计30-31
• 3.3 网络模块31-32
• 3.4 Flash存储模块32-33
• 3.5 USB接口模块33
• 3.6 LCD触摸屏模块33-35
• 3.7 UART接口模块35-37
• 3.9 本章小结37-38
• 第4章 装置软件平台的搭建38-50
• 4.1 交叉编译环境的建立38-39
• 4.1.1 交叉编译的概念38
• 4.1.2 建立交叉开发环境38-39
• 4.2 引导程序Bootloader的移植39-41
• 4.2.1 Bootloader的概念39
• 4.2.2 U-Boot的启动过程39-40
• 4.2.3 U-Boot的移植40-41
• 4.3 Linux内核的移植41-45
• 4.3.1 Linux内核的介绍41-42
• 4.3.2 Linux内核的移植42-45
• 4.4 根文件系统的建立45-48
• 4.4.1 根文件系统的结构45
• 4.4.2 根文件系统的选择45-47
• 4.4.3 根文件系统构建47-48
• 4.5 嵌入式Web服务器Boa的移植48
• 4.6 本章小结48-50
• 第5章 装置驱动程序设计与数据处理50-62
• 5.1 DS18b20驱动设计51-54
• 5.1.1 DS18b20的介绍51-53
• 5.1.2 DS18b20驱动的设计53-54
• 5.2 CD4051与AD7705驱动的设计54-56
• 5.3 S3C2440A/D驱动的设计56-58
• 5.4 数据处理58-60
• 5.4.1 环境温度的数据处理58
• 5.4.2 太阳辐照度和风速的数据处理58-59
• 5.4.3 温度传感器PT1 000的数据处理59-60
• 5.5 本章小结60-62
• 第6章 远程监控功能的实现62-70
• 6.1 CGI的工作原理62-63
• 6.2 登陆界面的设计63-66
• 6.2.1 登陆界面与密码修改界面的设计63-65
• 6.2.2 登陆界面CGI程序的设计65-66
• 6.2.3 密码修改界面CGI程序的设计66
• 6.3 监控界面的设计66-69
• 6.3.1 监控界面的设计66-68
• 6.3.2 监控界面CGI程序的设计68-69
• 6.4 本章小结69-70
• 第7章 Qt图形界面的设计70-80
• 7.1 Qt开发环境的建立70
• 7.2 Qt图形界面的设计70-71
• 7.3 Qt界面对空晒、闷晒和热损任务的控制和显示71-79
• 7.3.1 空晒任务函数kstask()的设计74-76
• 7.3.2 闷晒任务函数mstask()的设计76-77
• 7.3.3 热损任务函数rstask()的设计77-79
• 7.4 本章小结79-80
• 第8章 实验与结论80-82
• 8.1 实验80-81
• 8.2 结论与展望81-82
• 参考文献82-86
• 致谢86-88
• 攻读学位期间发表的论文88

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