基于ARM和μC/OS-Ⅱ的牛奶成分检测仪的研究

论文摘要

在牛奶的收购和生产管理过程中,需要准确、快速地检测牛奶主要成分的含量,脂肪和蛋白质的含量是决定牛奶质量的重要指标,因此牛奶质量检测的绝大部分工作都集中在这两项指标的检测上。目前牛奶成分的检测方法有多种,各自有不同的优缺点,本课题在总结各种检测方法的基础上,提出了一种新的检测方法,利用激光的散透比检测。课题以基于32位ARM微处理器LPC2210和嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ的牛奶成分检测仪的研制过程为主要内容,阐述了其具体技术及相关实现方法。本论文的主要研究内容为:1.对散透比检测牛奶中蛋白质和脂肪成分含量做出了合理的理论分析,探讨了散透比与蛋白质和脂肪含量的理论模型,在理论模型的基础上,结合实验建立了其数学模型。2.仪器硬件设计以ARM架构的微处理器为核心,构建了以微处理器LPC2210、闪存FLASH、存储器SRAM、键盘、LCD、数据采集模块和温度监测模块等为一体的牛奶成分检测仪的硬件平台。3.软件设计部分以μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统为平台,完成μC/OS-Ⅱ操作系统向LPC2210微处理器的移植,相关硬件的驱动程序,以及完成在μC/OS-Ⅱ操作系统下的相关应用程序设计。经过设计和调试,本系统达到了预期的目标。本文中给出了其检测结果。为进一步完善和提高仪器性能,本论文提出了其后续设计和研究的一些建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的目的及意义
• 1.2 牛奶成分检测技术概况
• 1.2.1 化学法
• 1.2.2 超声波法
• 1.2.3 中红外光谱法
• 1.2.4 近红外光谱法
• 1.3 牛奶成分检测仪的发展概况
• 1.3.1 国外牛奶成分检测仪的发展概况
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.5 本文主要研究内容
• 第2章 测量原理的理论分析与数学建模
• 2.1 引言
• 2.2 采用激光散射理论的可行性分析
• 2.3 散透比理论及脂肪、蛋白质关联散射模型
• 2.4 数学建模
• 2.4.1 实验方案设计
• 2.4.2 实验环境的确定
• 2.4.3 数学模型的建立
• 2.5 本章小结
• 第3章 系统的总体设计与分析
• 3.1 系统结构整体设计
• 3.2 硬件总体设计与分析
• 3.2.1 微处理器的选型
• 3.2.2 LPC2210 ARM7微处理器简介
• 3.2.3 硬件系统总体构架设计
• 3.2.4 硬件设计的主要内容
• 3.3 软件总体设计与分析
• 3.3.1 选用μC/OS-Ⅱ的依据
• 3.3.2 嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ简介
• 3.3.3 开发工具的选择
• 3.3.4 软件设计主要内容
• 3.4 本章小结
• 第4章 检测系统硬件设计
• 4.1 引言
• 4.2 LPC2210最小系统设计
• 4.2.1 电源电路
• 4.2.2 系统复位电路
• 4.2.3 系统时钟电路
• 4.2.4 JTAG接口电路
• 4.2.5 系统存储器电路
• 4.3 串行通信接口电路
• 4.4 图形液晶模块接口电路
• 4.5 电磁泵驱动电路
• 4.6 键盘接口电路
• 4.7 光强检测电路设计
• 4.7.1 光电传感器的选型
• 4.7.2 前置放大电路
• 4.7.3 A/D转换电路
• 4.8 温度控制系统
• 4.8.1 DS1621介绍
• 4.8.2 温度控制系统电路设计
• 4.9 本章小结
• 第5章 系统软件开发
• 5.1 引言
• 5.2 μC/OS-Ⅱ操作系统的移植
• 5.2.1 头文件includes.h和config.h
• CPU.h'>5.2.2 编写OS_CPU.h
• CPU_C.c'>5.2.3 编写OS_CPU_C.c
• CPU_A.s'>5.2.4 编写OS_CPU_A.s
• 5.3 系统启动代码的设计
• 5.4 测试移植代码
• 5.5 μC/OS-Ⅱ的设备驱动设计
• 5.5.1 串口驱动
• 5.5.2 键盘驱动
• 2C接口驱动'>5.5.3 I²C接口驱动
• 5.5.4 液晶模块驱动
• 5.6 牛奶成分检测仪应用软件的开发
• 5.6.1 任务划分
• 5.6.2 main（）函数
• 5.6.3 起始任务
• 5.6.4 串口通信任务
• 5.6.5 按键任务
• 5.6.6 电磁泵控制任务
• 5.6.7 A/D转换任务
• 5.6.8 温度控制任务
• 5.6.9 数据处理任务
• 5.7 测试系统功能
• 5.8 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢