基于ARM的壁掛兩用爐綜合性能測試系統設計

白延敏

（正德職業技術學院電子與信息技術系，江蘇 南京 211100）

據調查，傳統的兩用爐性能測試臺比較少，主要有以下2種：

（1）傳統人工測試方法，通過多種儀器儀表如溫度計、壓力表、流量計等來逐個測量所需要的參數，然后進行人工數據處理。

（2）基于ARM-linux的系統和ARM9處理器，有快捷的實時數據采集功能，配合人機交互界面，簡單便于操作，實時、快速。

本系統采用第二種方法。

1 綜合性能測試系統的組成

整個系統主要由兩部分組成——執行管路部分和處理器控制部分。

測量的物理量為3個流量值（衛浴進水流量、采暖出水流量、燃氣流量）、4個壓力值（衛浴進水壓力、采暖回水壓力、燃氣壓力和閥二次壓力）和6個溫度值（衛浴進出水溫度、采暖回水和出水溫度、燃氣溫度和煙氣溫度）。

受控部分則為6個電磁閥（電磁閥1~電磁閥 6）等。

系統硬件主要以S3C2440微控制器為核心，配備AD轉換模塊、人機接口模塊和驅動模塊等。本文主要介紹溫度信號處理、模數轉換電路、電磁閥驅動電路設計及軟件的設計。

圖1 兩用爐檢測臺工作原理圖

2 硬件電路設計

2.1 溫度信號處理電路設計

本系統溫度傳感器采用Pt100，即R0=100Ω，溫度要求范圍為0～100℃。Pt100溫度傳感器采用三線制連接方式接入系統中，三線制的方式電路簡單、經濟，還可以實現較高精度的測量。

傳感器輸出的電壓信號較弱，需增加放大電路，而且為了減小放大電路對測量電橋的影響，放大電路應具有高輸入阻抗的特性，并且具有低漂移、高精度及較強的抗干擾能力。本系統采用的是TI（Texas Instruments）公司生產的放大器INA114。

2.2 模數轉換電路設計

模數轉換電路采用三線制SPI方式與微處理器S3C2440相連，模數轉換基準電壓，采用內部基準方式，信號的輸入采用8路單端方式，在信號輸入電路上，接限流電阻和去耦電容來達到穩定信號和保護AD芯片的目的。轉換狀態信號SSTRB直接與LPC2134的通用I/O口相連，具體電路圖如圖2所示。

圖2 模數轉換電路

圖中AI1～AI8表示Pt100經差壓電橋、放大濾波后的電壓信號。

2.3 電磁閥驅動電路設計

本系統的執行器件電磁閥為SMC公司生產的型號為VXD2152、壓力為0.02～0.7 MPa、24V供電的電磁閥。電磁閥工作需要較大的驅動電流，而S3C2440的I/O口的驅動能力有限，另外由于電磁閥的電流較大，如果直接與S3C2440的I/O口相連，一旦發生短路或者尖峰脈沖，很可能會將芯片燒毀。

因此在S3C2440與電磁閥之間，需要一個由光耦、開關驅動管等組成的電路，來驅動電磁閥，如圖3所示。

圖3 電磁閥驅動電路

3 軟件設計

軟件設計包括驅動程序設計和應用程序設計。驅動程序部分完成的工作，包括系統初始化、開啟/關閉數據采集設備、LCD驅動、USB驅動，中斷服務程序、應用層控制接口、應用層數據接口等。由B/GPS碼終端設備精確提供周期性中斷信號，系統中所有數據采集、處理、傳輸均須在100 ms一個循環周期完成，因此大部分任務都在中斷程序中完成。

應用程序部分包括啟動、控制數據采集過程，對采集的數據進行存儲、顯示、打印。Qt/Embedded擁有占用空間較小、可移植、并且將外部設備抽象為keyboard和mouse輸入事件，底層接口支持鍵盤、以及用戶自定義的設備等優點，所以本系統選用來進行圖形界面的開發。

4 結束語

本文研究了一種基于ARM9的綜合性能測試系統，使用了ARM相關的硬件技術、軟件技術、檢測技術、操作系統知識、計算機編程以及機械方面的知識。現場測試兩用爐的熱效率、熱負荷準確度，停水溫升，最高熱水溫度等項目，精度高，速度快，便于操作，在生產企業提高了生產效率。該系統還可應用于科研、質量檢測部門。

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