基于ARM的污水处理系统中通用控制器的设计

【摘要】：城市污水处理是一直是环境保护的重要主题。污水处理的程度不仅决定了污水处理技术的水平，也是改良环境污染的一个衡量标准。因此，在污水处理技术的控制过程中，控制器的自控能力强，实时处理效率高，处理后污水排放可重新利用，都是是衡量污水处理技术的重点。 本文设计的基于ARM的污水处理系统中的通用控制器适用于中小型污水处理厂，可以实现污水处理工艺过程中各阶段的控制，设计了基于ARM为硬件平台，以嵌入式系统为软件平台的通用控制器。根据污水处理工艺中各过程控制的性能要求，完成污水处理系统中通用控制器电路的硬件设计，并对相关硬件驱动进行了编写。最后，利用嵌入式下界面编辑软件的功能，构建污水处理系统中通用控制器人机交互的方案，使系统具备了执行任务的能力。 本文在构建通用控制器的过程中，依次研究与实现了以下内容：完成了核心硬件电路选择以及需要用到的扩展板的设计，可以实现A/D，D/A转换，以及开关量等功能。完成了嵌入式系统在PC机和目标板上开发环境的建立，U-boot、内核、文件系统的配置、编译与移植，基于Qt的人机界面应用程序的开发，带应用程序的文件系统的制作，以及最终向硬件平台移植与实现。 本文通过分析污水处理工艺过程中的相关特点，找到了适合中小型污水处理厂的污水处理工艺，并以CASS池为例，完成过程中的控制量的相关处理，最后完成通用控制器的控制功能。 【关键词】：城市污水处理 Qt S3C2440 Linux
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：X703;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 课题研究背景及意义10
• 1.2 国内外的研究现状及分析10-11
• 1.3 污水处理控制系统的发展趋势11-12
• 1.4 项目来源及主要研究内容12-14
• 1.4.1 项目来源12
• 1.4.2 主要研究内容12-14
• 第2章 市政污水处理工艺分析14-20
• 2.1 污水处理指标14-15
• 2.2 污水处理工艺分析及改进15-18
• 2.2.1 污水处理工艺分析15-16
• 2.2.2 污水处理改进方案16-18
• 2.3 监控对象与设备状态分析18
• 2.4 本章小结18-20
• 第3章 污水处理系统中通用控制器的硬件设计20-28
• 3.1 硬件总体设计20-21
• 3.2 中央处理单元的选择21
• 3.3 模拟量控制及相关电路21-24
• 3.3.1 ADC 转换接口22
• 3.3.2 DAC 接口模块22-24
• 3.4 开关量控制及相关设计24-26
• 3.4.1 开关量输入模块25
• 3.4.2 开关量输出电路25-26
• 3.5 网络通信接口26-27
• 3.6 本章小结27-28
• 第4章 污水处理系统中通用控制器的软件设计28-40
• 4.1 软件系统设计28-29
• 4.2 移植环境及准备工作29-31
• 4.2.1 搭建交叉编译环境29-31
• 4.3 Bootloader 的移植与配置31-33
• 4.3.1 Bootloader 的移植31-32
• 4.3.2 U-boot 的配置32-33
• 4.4 嵌入式 Linux 内核的移植过程33-35
• 4.5 相关驱动程序的设计35-39
• 4.5.1 设备驱动设计分析35-36
• 4.5.2 编写 ADC 驱动36-38
• 4.5.3 驱动程序的编译与加载38-39
• 4.6 本章小结39-40
• 第5章 污水控制器中基于 Qt 的设计与实现40-52
• 5.1 Qt 应用系统开发流程40-41
• 5.2 基于 Qt 的用户界面的设计总体分析41-42
• 5.2.1 Qt 程序设计机制41-42
• 5.3 用户界面的设计与实现42-45
• 5.3.1 污水处理系统中通用控制器界面设计42-44
• 5.3.2 编译应用界面文件44-45
• 5.4 文件系统的建立与移植45-47
• 5.4.1 建立根文件系统45
• 5.4.2 将应用程序加入根文件系统45-47
• 5.4.3 制作映像文件47
• 5.5 实验过程与分析47-51
• 5.6 本章小结51-52
• 结论52-53
• 参考文献53-57
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文57-58
• 致谢58

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