基于ARM7的便携式控制柜电器开关测试仪的技术研究及实现

论文摘要

列车上的电气综合控制柜集多种控制单元于一体,检修和维护极其重要,由于拆卸控制柜中电器元件的操作难度较大,容易增加事故隐患,甚至造成火灾,因此现场作业不宜拆件检验。而现有配置的地面电器开关测试台体型巨大,无法做到在线测试,不能保证电器元件的安全性及可靠性。为了保障列车安全,急需配置便携式测试仪以改善现状。目前在电器元件的在线测试方面,专门仪器尚属少见,因此本论文对“便携式控制柜电器开关测试仪”进行了技术研究及具体实现。面对测试仪的功能需求,本文对测试仪进行了简化体积、改进性能、集中功能等多种技术研究:采用高性能低能耗的ARM处理器和特定功能芯片;尽可能的使系统紧凑、简便实用;将测试功能集中在空气开关和接触器这两大类电器开关上,使测试仪灵活简便,更能适合苛刻的现场测试条件,发挥更大的作用。在测试仪的设计实现过程中,本文还对ARM技术的应用进行了提高性能,减少成本,降低功耗等技术研究。ARM技术具有性能高、成本低和能耗省的特点。本文选择高集成度,低功耗的典型代表--32位ARM7处理器作为系统内核,该类处理器应用广泛,技术成熟。在此基础上,本系统还研究并使用了ZLG7290、SP708S、SP3232等多种特定功能的专业芯片来完备整个系统的功能和实现特定的测试功能,包括系统复位、串口传输、I2C总线控制、键盘控制、显示屏控制以及信号整流滤波等。对于这些芯片,本文详细研究了其技术特征、使用方法和具体电路实现。结合技术研究的基础,本文对便携式控制柜电器开关测试仪进行了具体设计实现。测试仪组装完毕之后,运行正常,使用方便,可准确的测试控制柜电器开关,于2007年09月25号,顺利通过上海铁路段评审。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 背景
• 1.2 ARM技术
• 1.3 章节结构
• 第二章 系统功能需求研究
• 2.1 设计原则
• 2.2 主要技术指标
• 2.3 关键技术
• 2.4 系统工作流程
• 第三章 系统总体架构研究
• 3.1 综述
• 3.2 MCU方案的确定
• 3.3 电源方案的确定
• 3.3.1 测量电源
• 3.3.2 系统电源
• 3.4 调理电路方案的确定
• 3.4.1 A/D转换器
• 3.4.2 计时器
• 3.5 人机交互方案的确定
• 3.5.1 中文LCD显示屏
• 3.5.2 控制键盘
• 3.6 抗干扰设计
• 3.6.1 硬件抗干扰设计
• 3.6.2 软件抗干扰设计
• 第四章 MCU设计实现
• 4.1 MCU简介
• 4.2 系统电源模块
• 4.3 时钟模块
• 4.4 外部存储器
• 4.4.1 外部存储器控制器（EMC）
• 4.4.2 IS61LV25616
• 4.4.3 SST39VF160
• 4.5 复位
• 4.5.1 系统的复位配置
• 4.5.2 SP708S
• 第五章 人机交互模块设计实现
• 5.1 控制键盘
• 2C'>5.1.1 I²C
• 5.1.2 ZLG7290
• 5.2 LCD中文显示屏
• 5.2.1 UARTO
• 5.2.2 SP3232
• 5.2.3 ATmega16
• 5.2.4 显示屏
• 第六章 调理电路设计实现
• 6.1 电压转换电路
• 6.2 电流转换电路
• 6.3 电流比较电路
• 6.4 定时器0
• 6.5 A/D转换器
• 第七章 系统软件设计实现
• 7.1 开发环境和调试方法
• 7.1.1 开发环境ADS
• 7.1.2 EasyJTAG调试
• 7.2 功能模块设计
• 7.2.1 系统初始化
• 7.2.2 扫描键盘
• 7.2.3 显示屏
• 7.2.4 接触器测量
• 7.2.5 空气开关测量
• 7.2.6 脱扣时间测量
• 7.2.7 系统复位
• 结语
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果