基于嵌入式系统的便携式数据采集系统的设计

论文摘要

数据采集系统主要由传感器、模数转换器和计算机控制系统等部分组成。它是获取信息的一种重要途径,因而在科研、教学实验等领域的应用非常广泛。本论文主要研究了基于嵌入式系统的便携式数据采集系统的设计,首先阐述了本系统的总体设计原则及设计方案,接着从嵌入式系统的硬件和软件两方面详细介绍了数据采集系统的设计开发过程。系统硬件平台的设计采取低功耗的设计原则,其内容主要包括:Cortex-M3微控制器的电源电路设计;用于数据采集的ADC接口电路的设计;用于数据存储的外部存储电路的设计;用于数据显示和人机交互操作的带触摸屏的LCD接口电路的设计;用于数据传输的USB 2.0接口电路的设计。系统软件平台的研究设计主要包括:嵌入式实时操作系统μC/OS-II的内核研究分析及其在微控制器上的移植过程;图形用户界面开发软件μC/GUI在微控制器上的移植过程。在软硬件开发平台的基础上,本文还详细介绍了硬件接口层的软件设计和应用层的软件开发和设计过程。最后,本文介绍了系统的调试方法、过程和系统功能测试结果,并对测试结果的精度进行了分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 图目录
• 表目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 嵌入式系统简介
• 1.3 工作任务和章节安排
• 第二章 嵌入式便携数据采集系统的总体设计
• 2.1 系统设计原则
• 2.2 系统总体设计
• 2.2.1 嵌入式微控制器的选型
• 2.2.2 嵌入式操作系统的选型
• 2.2.3 低功耗设计的意义
• 2.2.4 系统软件设计的过程
• 2.3 抗干扰设计
• 2.4 本章小结
• 第三章 数据采集系统的硬件平台设计
• 3.1 电源电路的设计
• 3.1.1 系统的供电输入
• 3.1.2 电源变换电路
• 3.1.3 电源路径管理
• 3.2 ADC 接口电路设计
• 3.2.1 A/D 转换的原理
• 3.2.2 接口电路的设计
• 3.3 外部存储系统的设计
• 3.3.1 存储芯片的选型
• 3.3.2 NAND Flash 接口电路的设计
• 3.4 LCD/触摸屏接口设计
• 3.4.1 系统的显示设备
• 3.4.2 系统的输入设备
• 3.5 USB 接口设计
• 3.5.1 USB 技术概述
• 3.5.2 USB 协议简介
• 3.5.3 接口电路的设计
• 3.5 本章小结
• 第四章 嵌入式便携数据系统软件平台的构建
• 4.1 嵌入式实时操作系统μC/OS-II 简介
• 4.2 μC/OS-II 在STM32F103ZET 上的移植
• 4.2.1 设置与处理器和编译器相关的代码
• 4.2.2 编写与操作系统相关的函数
• 4.3 μC/GUI 在STM32F103ZET 上的移植
• 4.3.1 μC/GUI 简介
• 4.3.2 μC/GUI 的组织结构
• 4.3.3 μC/GUI 的移植
• 4.4 本章小结
• 第五章 数据采集系统控制软件的开发
• 5.1 控制软件开发的功能设计
• 5.2 硬件接口层的软件开发
• 5.2.1 时钟的配置
• 5.2.2 ADC 的初始化
• 5.2.3 NAND Flash 读写
• 5.2.4 SPI 串行通信
• 5.2.5 系统中断设置
• 5.3 下位机应用软件的开发
• 5.3.1 数据采集模块
• 5.3.2 数据存储模块
• 5.3.3 数据显示模块
• 5.3.4 数据上传模块
• 5.4 本章小结
• 第六章 系统的调试及测试结果
• 6.1 系统的调试方法
• 6.2 系统的测试结果
• 6.3 测试精度的分析
• 第七章 总结和展望
• 7.1 总结
• 7.2 改进和展望
• 参考文献
• 附录1
• 附录2
• 致谢
• 攻读学位期间已录用的学术论文目录