高浓啤酒稀释配比系统课程设计

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1、 课程设计报告课程设计报告 课程名称： 嵌入式系统课程设计 专业班级： 通信工程 12101 班 学号 39 学生姓名： 指导教师： 完成时间： 2015 年 6 月 12 日 报告成绩： 评阅意见： 评阅教师 日期 嵌 入 式 控 制 器 在 啤 酒 稀 释 配 比 中 的 应 用 研 究 1 目录 一、设计题目 2 二、设计要求 2 三、设计作用与目的 2 四、所用设备及软件 3 五、系统设计方案 4 六、系统硬件设计 4 6.1 主控制器 . 4 6.1.1 概述 . 4 6.1.2 主控制器结构 . 5 6.2 LCD 5 6.3 键盘部分 6 6.4 GPIO-开关量输入输出检测与控

2、制 6 6.5 A/D 转换器 7 6.6 传感器 . 8 七、系统软件设计 8 7.1 浓啤酒稀释水处理配比系统模糊控制算法 . 8 7.2 设备的驱动程序 12 7.2.1 LCD 驱动程序 . 12 7.2.2 开关量驱动程序 13 7.2.3 模拟量输入驱动程序设计 14 7.2.4 PWM 输出驱动程序设计 . 15 7.2.5 设计中的问题及解决方法 16 八、嵌入式系统学习心得 . 17 九、参考文献 . 18 附录 . 19 2 一、设计题目 嵌入式控制器在啤酒稀释配比中的应用研究 二、设计要求 针对高浓啤酒稀释水处理系统的功能，用 PhiliPs 公司生产的基于 ARM 核芯

3、片 LPC2214 作为主控制器，加上相应的接口电路，如 LCD、触摸屏、川 D、GPIO、PwM 等， 实现了系统的监控功能。 三、设计作用与目的 高浓度啤酒稀释技术就是在糖化生产高浓度麦汁，经过发酵和后酵贮藏，在啤酒 灌装前加入适量脱氧水控制其麦芽糖含量，使之达到希望的原麦汁浓度和酒精含量。 从投资规模、经济效益和质量的可靠性来看，在低浓度啤酒的生中，稀释技术显示出 极大的优势。 近年来，我国已有一些厂家从国外引进了高浓度啤酒稀释系统，每套系统投资都 在百万元人民币以上，投资高。采用两级计算机（上位机为工业控制计算机 IPC，下位 机为可编程控制器 PLC）开发研制了高浓啤酒稀释监控系统，

4、使其设备投资得以减少， 提高了高浓度啤酒稀释配比系统的性能，然而由工业控制计算机和可编程控制器组成 的两级计算机控制系统造价仍然较高，难以在一些中小型啤酒生产厂家推广，采用基 于 ARM 核的嵌入式控制器 LPC2214 代替两级计算机系统实现高浓啤酒的配比控制及其 监视等功能。 3 四、所用设备及软件 采用 Philips 公司生产的基于 ARM 核芯片 LPC2214 作为高浓度啤酒稀释混合配比智 能控制系统的主控制器等设备,软件部分包括 c+、图像采集软件、java。 设备驱动程序 键盘驱动 开关量驱动 A/D 驱动 LCD 驱动 PWM 输出驱 动 uC/OS-II 嵌入式操作系统 软

5、件应用层 数据采集模块 输出控制模块 LCD 显示模块 模糊控制模块 图-1 系统总体原理图 4 五、系统设计方案 高浓度啤酒稀释配比系统由嵌入式控制器 LPC2214 加上相应的接口组成： 系统共有 8 路模拟量输入，分别为原酒流量 V1、脱氧水流量 V2、平衡罐温度 T1、热交 换器温度 T2、平衡罐液位 Y、缓冲罐压力 P、稀释水 PH 值、稀释水含氧量 O2。这些模拟量 输入信号由相应的传感器检测后由嵌入式控制器 LPC2214 内嵌的 A/D 转换器采集。系统只 有一路模拟量输出，该输出通过变频器控制混合泵的转速控制配比系统的水流，进而控制 混合啤酒的浓度。 由于嵌入式控制器 LPC

6、2214 内核没有 D/A 转换器，因此其由嵌入式控制器 LPC2214 内 嵌的 PWM 输出再经滤波后实现。系统共有 10 路开关量输入信号，分别为残氧浓度超标 K1、 流量开关 K2、平衡罐进水阀 K3、平衡罐出水阀 K4、真空泵状态 K5、冷却阀 K6、原水泵状 态 K7、回流泵状态 K8、出水泵状态 K9、泵操作选择开关状态 K10 等。系统共有 5 路开关 量输出信号，分别为混合泵变频器启停信号 Q1、真空泵起停信号 12、回流电磁阀开关信 号 Q3、出水电磁阀开关信号 Q4 以及冷媒电磁阀开关信号 Q5 等。这些开关量输入信号的采 集和开关量输出信号的控制均由嵌入式控制器 LPC2214 自身的开关量 GPIO 通道加上相应 的光电耦合器等来完成。 六、系统硬件设计 6.1 主控制器 6.1.1 概述 主控制器 LPC2214 是基于一个支持实时仿真和跟踪的 32 位 ARM7TDMI-STM CPU 微 控制器，并带有 256 k