基于ARM的智能污水处理系统研究

【摘要】： 城市污水处理是环境保护的重要主题。发达国家先后发展了高效、智能的污水处理技术,而我国污水处理的自动化技术落后。如何发展适合我国国情的低成本,低功耗,智能化程度高的污水处理技术,是当今污水处理技术研究的重点。 本文设计污水处理控制系统以ARM处理器S3C44BOX为核心,并根据污水实时处理的性能要求,设计硬件电路模块;完成了模数转换电路,串行接口、用户接口,存储系统设计和基本的外围电路硬件电路系统的设计。并对实时嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ进行移植,使系统具备了执行多任务的能力;利用嵌入式实时系统的优势,实现了多任务间通信,解决了系统的不断开发、维护困难这一弊病。同时,本文还在μC/OS-Ⅱ系统的基础上,移植了嵌入式图形界面μC/GUI并设计用户界面。 本文设计了基于ARM的智能污水处理控制系统,由于污水处理过程中参数非线性和时变性的特点、常规处理工艺不能实现实时精确控制的难题,采用模糊控制算法予以解决。本文以污水提升泵站和曝气池为重点,详细论述控制系统的控制方式。用MATLAB仿真进行比较,取得了比较好的控制效果。 实验运行证明该控制系统可实时检测参数,根据参数变化调节整个系统处理污水量,来实现污水处理的自动控制。最后总结了本设计的不足、今后工作的方向和对污水处理未来的展望。 【关键词】：城市污水处理 智能控制 S3C44B0X μC/OS-II
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 插图索引9-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景10
• 1.2 国内外城市污水处理厂自控系统发展现状10-12
• 1.2.1 国外城市污水处理厂自控系统发展现状10-11
• 1.2.2 国内城市污水处理厂自控系统发展现状11-12
• 1.3 城市污水处理的控制策略现状12-15
• 1.3.1 常规控制策略12-14
• 1.3.2 智能控制策略14-15
• 1.4 本课题的内容和任务15-16
• 第二章 污水处理工艺分析16-21
• 2.1 污水处理指标16-17
• 2.2 污水处理工艺分析及相关工位改造方案17-20
• 2.2.1 污水处理工艺分析17-19
• 2.2.2 污水处理流程改进方案19-20
• 2.3 本章小节20-21
• 第三章 污水处理控制系统硬件设计21-33
• 3.1 硬件总体设计21-22
• 3.1.1 ARM处理器选型21
• 3.1.2 硬件总体设计21-22
• 3.2 ADC转换接口22-23
• 3.3 DAC接口模块23
• 3.4 I/O端口配置23
• 3.5 串行接口23-24
• 3.6 用户接口24-27
• 3.6.1 LCD驱动控制24-26
• 3.6.2 触摸屏的控制26-27
• 3.7 存储系统设计27-29
• 3.7.1 Flash存储器的扩展27-28
• 3.7.2 SDRAM设计28-29
• 3.8 S3C44BOX基本外围电路设计29-32
• 3.8.1 电源电路设计29-30
• 3.8.2 晶体复位电路30-31
• 3.8.3 JTAG接口电路31-32
• 3.9 本章小节32-33
• 第四章 污水处理控制系统软件设计33-45
• 4.1 μC/OS-Ⅱ系统33-37
• 4.1.1 任务结构33-34
• 4.1.2 任务间的通讯34
• 4.1.3 污水处理系统中μC/OS-Ⅱ的初始化及移植34-37
• 4.2 城市污水多任务软件的实现37-44
• 4.2.1 污水处理任务需求分析37
• 4.2.2 多任务污水控制系统设计37-42
• 4.2.3 μC/GUI图形界面软件编程42-44
• 4.3 本章小结44-45
• 第五章 污水处理系统控制算法及联调分析45-56
• 5.1 进水泵房控制算法设计45-50
• 5.1.1 进水泵房常规PID算法45-46
• 5.1.2 进水泵房模糊PID控制算法46-50
• 5.2 曝气池控制算法50-51
• 5.3 污水处理系统的任务管理51-52
• 5.4 软硬件联调及运行结果分析52-55
• 5.5 本章小结55-56
• 结论与前景56-57
• 参考文献57-60
• 致谢60-61
• 附录一 攻读学位期间所发表的学术论文61-62
• 附录二 污水处理实验系统硬件连接示意图62-63
• 附表63

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