多通道低频涡流测厚仪信号采集和处理系统设计与实现.pdf

2004 届优秀毕业论文[设计]选(理科卷)
·1· Selected Graduation Theses (Projects) of SZU 2004 (Sciences)

多通道低频涡流测厚仪信号
采集和处理系统设计与实现

(工程技术学院,机械电子系,自动化专业陈春明)
(学号:2000112043)

内容提要:介绍以 SAMSUNG 公司的 S3C44B0X 作为控制处理器,μC/OS-II 作为嵌入
式实时操作系统的多通道低频涡流测厚仪信号采集和处理系统设计与实现,力图增加系统的
便携性,设计成手持嵌入式终端设备,讨论并给出了保证实时性的软硬件结合的方法,具有
通用性。
关键词:arm 系列 MCU;μC/OS-Ⅱ;实时性;数据采集系统
教师点评:本文提出基于 arm 和μC/OS-Ⅱ的多通道涡流测厚系统解决方案,详细介绍了
系统软件的结构。在分析数据采集与分析的同步要求和实时性要求的基础上,采用基于信号
量的多任务调度技术和双缓冲数据结构,成功地解决了嵌入式数据采集系统的瓶颈问题。(指
导教师:费跃农,副教授)

1 引言
涡流探伤仪广泛应用于金属板内部质量的探测;焊接件焊缝质量的检测;金属板表面磨损
情况的检测等。
传统的涡流探伤仪的设计,限于单片机的处理能力有限,采样采集和数据信号处理分离,
将采集的数据上传给上位机(比如工控机),上位机进行数据信号处理并进行人机交互,这种
设计的便携性不好,移动时需带上工控机和提供工控机运作的电源。
本文提出一个基于 arm 和μC/OS-Ⅱ的数据采集系统的设计方法。力图增加系统的便携性,
设计成手持嵌入式终端设备,下面是此方案的优点:
⑴.低功耗,内核 ,外围 。
⑵.作为手持嵌入式终端设备,具有高机动灵活性。
⑶.采用μC/OS-Ⅱ实时操作系统,只要采用简单的软硬件技术就可保证实时性。
⑷.采用μC/gui 系统,使人机界面更为美观,操作更为人性化。
⑸.有 arm 的强大的运算能力和μC/OS-Ⅱ操作系统的支持,便于日后功能的更改和扩展。
本系统应用μC/OS-Ⅱ这个实时嵌入式操作系统,利用其多任务管理、实时性、任务间通
信等特点,可以降低系统开发的难度,使得实时应用程序的设计和扩展变的容易,不需要大的改
动就能增加新的功能。使仪器仪表具备多功能性、处理及时和易于控制等优点。
2 μC/OS-Ⅱ的特点和编程
μC/OS-Ⅱ是一个源代码公开的,可移植性强的实时的多任务操作系统。其实时内核采用占
先式调度策略。这意味着他总是运行就绪条件下的优先级最高的任务。当一个任务占用 CPU
时该任务处于运行态,其优先权必较所有就绪态任务优先权高。若系统运行导致就绪态某一任
务的优行权高于运行态任务优先仅,则调用调度函数,运行态任务将丧失对 CPU 的占用权而
转为就绪态,优先权最高的就绪态任务转为运行态。某一时刻只能有一个任务处于运行态。任
务在就绪态和运行态间的转化被称为任务切换。
一个任务通常是一个无限的循环,任务是绝不会返回的。
另一种任务是当任务完成以后,任务可以自我删除。
3 软件系统设计
在终端软件的设计中,将实时操作系统µC