基于S3C2410的氫氣濃度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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Linux內(nèi)核中，每個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序都對應(yīng)一個(gè)file_operations數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在file_operations數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，定義了一些與此設(shè)備相關(guān)的打開、關(guān)閉、讀／寫、控制等功能函數(shù)，當(dāng)用戶進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)用時(shí)，將自動(dòng)使用驅(qū)動(dòng)程序中特定的函數(shù)來實(shí)現(xiàn)具體的操作。實(shí)際上，編寫設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的過程也就是實(shí)現(xiàn)struct file_operations結(jié)構(gòu)中的部分所需函數(shù)的過程。
3．2 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)
有了設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序提供底層硬件與應(yīng)用程序的接口，Linux系統(tǒng)訪問底層設(shè)備就像訪問普通文件一樣。例如，打開設(shè)備使用系統(tǒng)調(diào)用open()，關(guān)閉設(shè)備使用系統(tǒng)調(diào)用close()，讀／寫設(shè)備使用系統(tǒng)調(diào)用read()和write()等。應(yīng)用程序流程如圖4所示。首先系統(tǒng)上電復(fù)位，程序初始化，然后掃描鍵盤值，看是否有鍵值按下。若有，則進(jìn)行按鍵處理并按輸入步驟設(shè)置程序；若無，則開中斷并啟動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換，等待轉(zhuǎn)換完成產(chǎn)生中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)程序。中斷服務(wù)程序流程如圖5所示。首先關(guān)閉中斷，讀取A／D采集數(shù)據(jù)，調(diào)用適用于緩變信號的中值濾波算法處理轉(zhuǎn)換結(jié)果，將連續(xù)采樣的5次采樣值按大小排序，取中間值為本次有效值。然后，存儲(chǔ)處理后的數(shù)據(jù)并送顯示器顯示。最后，從中斷返回到主程序中，再判斷當(dāng)前數(shù)據(jù)是否超過設(shè)定的臨界值。若大于臨界值，作報(bào)警處理；否則就開中斷，等待下一次轉(zhuǎn)換結(jié)束。依此循環(huán)處理。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/195385.htm
4 實(shí)驗(yàn)
在容積約70 m3的密閉實(shí)驗(yàn)室中，利用化學(xué)制氫法制取約40 ml氫氣，再用該系統(tǒng)來檢測環(huán)境中氫氣濃度值，實(shí)驗(yàn)界面如圖6所示。在界面中，顯示了當(dāng)前時(shí)間、當(dāng)前環(huán)境濃度值、超限與否提示、當(dāng)前通道以及1 h內(nèi)的濃度變化曲線。監(jiān)測系統(tǒng)的準(zhǔn)確度、靈敏度、實(shí)時(shí)性等各項(xiàng)指標(biāo)基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
結(jié)語
本文介紹了信號的前端調(diào)理電路，為微處理器S3C2410移植了嵌入式Linux操作系統(tǒng)，并在該系統(tǒng)下完成了設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)；利用軟件算法對A／D轉(zhuǎn)換后的信號進(jìn)行了數(shù)值處理，最后介紹了圖形用戶界面，可動(dòng)態(tài)顯示當(dāng)前氫氣濃度值。該系統(tǒng)較好地滿足了對現(xiàn)場環(huán)境中氫氣濃度的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測要求，系統(tǒng)體積小，功耗低，成本低；還可根據(jù)需求靈活配置，適合便攜式移動(dòng)應(yīng)用的場合，且具有良好的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。
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