基于LM3S9B96的换热站循环泵节能控制器设计

【摘要】：近年来,随着人们节能、环保意识的增强,集中供热已逐步取代传统的分散供热方式,成为我国北方城镇主要的冬季供热方式。然而由于我国集中供热系统控制手段较为落后,依然存在着很大的能源浪费现象。 本论文设计的换热站循环泵节能控制器,通过对换热站系统循环水泵实现变频控制,根据室外温度变化实时调节循环水泵的转速,来改变供热系统的流量,从而改变了以往集中供热系统整个供热季恒频供热,当天气变热时用户需开窗散热的高能耗现象。由于水泵流量与转速成正比,而水泵的功率为转速的三次方,因此当室外温度升高时,通过降低水泵转速,可以大幅节约循环水泵耗电量,从而达到节能的目的。 本论文首先分析了国内外集中供热的研究现状和发展趋势；然后基于换热站的工作原理,完成了换热站循环泵节能控制器的整体方案设计；然后基于此方案进行器件选型、详细硬件电路设计；接着基于硬件平台进行了相应的软件设计；并且通过制作PCB,搭建实验环境,对本论文进行实验及原理性验证,证实方案可行；最后对本论文的设计进行了简要总结和展望。 本论文的硬件设计以ARM Cortex-M3架构的LM3S9B96处理器为平台,主要设计了温度采集模块、变频器控制模块、触摸屏显示模块、以太网通讯模块、存储器模块以及电源、复位、RTC等外围模块电路。 本论文的软件是以SafeRTOS操作系统为基础,将整个系统按功能划分为多个独立的任务模块,以任务模块为单位进行设计的,其中包括温度采集、变频器控制、触摸屏显示、以及网络通信等。 本论文提出的换热站循环泵智能节能控制器,是针对我国供热系统的特点进行设计的,具有成本低廉、易于安装,操作简便等特点,可有效减少能源的浪费,减少环境污染,对于响应国家号召,开展节能减排工作,具有非常重要的现实意义。 【关键词】：换热站 集中供热 LM3S9B96 节能控制器
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TU995
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-13
• 第1章 绪论13-17
• 1.1 选题的目的和意义13
• 1.2 集中供热国内外发展现状13-15
• 1.3 本论文所做工作15-16
• 1.4 本章小结16-17
• 第2章 总体方案设计17-23
• 2.1 集中供热技术简介17-18
• 2.2 节能原理18-19
• 2.3 硬件方案设计19-20
• 2.4 软件方案设计20-22
• 2.5 本章小结22-23
• 第3章 硬件设计23-45
• 3.1 主控制器部分23-29
• 3.1.1 主控制器的选择23-24
• 3.1.2 LM3S9B96处理器介绍24-26
• 3.1.3 LM3S9B96引脚功能分配26-27
• 3.1.4 LM3S9B96处理器电路图27-29
• 3.2 温度采集模块原理图29-30
• 3.3 变频器控制模块原理图30-34
• 3.3.1 D/A输出电路31-32
• 3.3.2 0-10V信号输出电路32-33
• 3.3.3 0.20mA信号输出电路33-34
• 3.4 人机交互模块原理图34-35
• 3.5 通讯模块原理图35-39
• 3.5.1 RS232通讯电路35-37
• 3.5.2 以太网通讯电路37-39
• 3.6 存储模块原理图39-40
• 3.6.1 EEPROM存储器电路39
• 3.6.2 SD存储卡电路39-40
• 3.7 其它外围模块原理图40-43
• 3.7.1 电源电路40-41
• 3.7.2 复位电路41-42
• 3.7.3 RTC电路42-43
• 3.7.4 JTAG调试接口电路43
• 3.8 本章小结43-45
• 第4章 软件设计45-65
• 4.1 SafeRTOS操作系统介绍45-46
• 4.2 温度采集模块软件设计46-50
• 4.3 变频器控制模块软件设计50-54
• 4.3.1 SSI接口设置50-52
• 4.3.2 D/A输出控制52-53
• 4.3.3 变频器控制模块软件设计53-54
• 4.4 触摸屏显示模块设计54-56
• 4.4.1 触摸屏驱动设计54
• 4.4.2 显示屏驱动设计54-55
• 4.4.3 触摸屏显示模块程序设计55-56
• 4.5 网络通讯模块软件设计56-60
• 4.5.1 LM3S9B96以太网模块介绍56-57
• 4.5.2 以太网数据帧格式57-58
• 4.5.3 lwIP TCP/IP协议栈58-59
• 4.5.4 以太网模块程序设计59-60
• 4.6 RS232模块程序设计60-62
• 4.6.1 UART模块初始化60
• 4.6.2 命令行程序设计60-62
• 4.7 主程序设计62-63
• 4.8 本章小结63-65
• 第5章 实验与验证65-71
• 5.1 PCB制作65-66
• 5.2 硬件安装与测试66
• 5.3 软件下载与调试66-69
• 5.4 结论69-71
• 第6章 总结与展望71-73
• 6.1 总结71
• 6.2 展望71-73
• 参考文献73-75
• 附录75-77
• 致谢77-78
• 攻读硕士学位期间发表的论文78

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