基于μC/OS-Ⅲ的智能灶台系统研究与设计

随着科技的发展,灶台功能越来越多,加热形式也多样化,有用火热型、电热型,以及混合型,但是依然还是要靠人工现场监控,智能化控制不足,有时候会出现人为误操作的情况,存在一定安全隐患。设计了一种智能灶台,包括AC-DC电源模块、单片机、火焰控制模块和烧水控制模块。其中,火焰控制模块又包括火焰传感器、继电器和舵机,烧水控制模块又包括水温传感器和继电器。单片机输入传感信号,输出控制信号,控制火焰控制模块和烧水控制模块,从而实现灶台功能的自动控制,避免因人员操作失误等原因发生事故的风险,提高了使用安全性,可以用于家庭、酒店、餐饮等行业。

μC/OS-Ⅲ的内核对象解析

μC/OS-Ⅲ是Micrium公司于2011年8月1日发布的第三代占先式硬实时系统,虽然其某些功能弱于Linux、An-droid等市场占有率极高的系统,但其优点也是显而易见的,如强实时性、微内核、对微处理器的要求低等。本文对μC/OS-Ⅲ的内核对象进行详细的分析。

μC/OS-Ⅲ的实时性测试

为测试嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅲ的实时性,设计了基于ARM Cortex-M3内核的实验平台。该平台由波形发生模块、ARM Cortex-M3硬件模块、单片实时信号采集模块和实时操作系统采集模块4个部分构成。基于STC89C52构建波形发生模块,基于STM32设计ARM Cortex-M3硬件模块,并在STM32上开发实时信号采集模块和实时操作系统采集模块。实验表明,实时操作系统采集模块采集一次比实时信号采集模块消耗更长的时间,且消耗的时间与任务个数成线性关系。

基于μC/OS-Ⅲ的供电综合保护器设计

针对供电综合保护系统功能和硬实时特性的要求,使用Cotex-M3内核MCU,基于μC/OS-Ⅲ实时操作系统,应用库开发方式完成了供电综合保护器的设计。根据系统要求,将保护功能划分为数据采集处理、保护和GUI显示等10个优先级不同的应用任务。基于优先级对应用任务进行管理,任务间通过信号量、任务消息队列和事件标志组等内核对象实现通信和同步,从而达到系统实时运行。经系统仿真监测实验,表明基于μC/OS-Ⅲ的保护程序设计能可靠实现多任务系统的实时运行。通过对μC/OS-Ⅲ系统任务的监测功能的合理配置,可对软件系统运行状态进行监测,并发现软件运行细节的不足,有利于后期优化升级改进。

基于μC/OS-Ⅲ的工业机器人嵌入式实时控制系统

针对工业机器人控制系统的发展趋势和国内运动控制器的落后现状,提出了一种以μC/OS-Ⅲ实时操作系统作为软件平台的机器人控制系统。该系统采用单处理器架构,利用嵌入式高性能MCU给控制系统提供运算和接口通讯保障,系统软件采用模块化设计,各模块分配不同的优先级,利用μC/OS-III强大的任务管理功能来保证系统的实时运转。利用μC/OS-Ⅲ提供的API,采用标准C语言进行编程,可以任意添加和删除任务模块,具有很好的开放性和拓展性,用户可以方便的自定义控制系统功能和控制算法。通过实验验证,基于μC/OS-Ⅲ的工业机器人嵌入式实时系统能够满足工业机器人对实时性的要求。

基于μC/OS-Ⅲ的船舶主机监控系统设计

为提高船舶主机监控系统软件的可移植性以及可靠性和硬件采集电路的故障诊断能力及其采集精度,可以采用μC/OS-Ⅲ操作系统作为软件开发平台提高软件可移植性以及可靠性,而对于温度、压力、转速及开关量的硬件电路均设计了断线故障诊断功能而且采用了多重滤波提高采集信号的精度。系统通信是基于CCP协议的CAN通信,其功能丰富可靠性高。此系统已成功应用于样机中并取得了稳定可靠的数据采集和控制效果。

基于μC/OS-Ⅲ的供电保护数据采集处理系统设计

针对供电监测保护设备多任务、实时性的要求,以Cortex-M3内核的芯片为硬件基础,基于μC/OS-Ⅲ操作系统,设计了一种低压供电保护数据采集与处理系统,软件系统中应用任务划分为数据采集处理、数据通信、数据显示、数据存储4个任务,应用任务和系统任务以独有的任务信号量实现同步,内存资源的共享以互斥信号量方式实现管理。通过μC/Probe对系统运行进行检测,结果显示系统CPU运行率高、内存使用率高,系统CPU利用率可达到59%,应用任务的堆栈利用率超过60%,数据处理任务占任务总运行时间的55.9%。经测试,系统能稳定运行,实时测量、传输、显示、记录电力系统的电压、电流值,为供电系统保护和运行提供保障。

基于STM32F4和μC/OS-Ⅲ的水质氨氮检测系统研究与设计

针对水质氨氮浓度检测存在连续检测困难、精度低的问题,研制了一种新型水质氨氮检测系统。以比尔-朗伯定律作为浓度检测理论依据,确定了基于连续流动水杨酸分光光度法检测原理的整体系统结构。基于STM32F407微控制器和实时操作系统μC/OS-Ⅲ设计了检测系统。使用标准液进行校准实验得到数据,采用最小二乘法拟合数据,校准样机。试验结果表明,系统工作稳定,精度高,符合相关国家标准的要求。

基于μC/OS-Ⅲ和emWin的供电综合保护器设计

针对供电保护器实时性要求和智能化需求,使用STM32处理器,基于μC/OS-Ⅲ实时操作系统和图形交互界面emWin完成供电综合保护器设计。根据供电保护器的功能需求对系统软硬件设计,划分为优先级不同的数据采集处理、保护动作、人机交互等应用任务。基于μC/OS-Ⅲ实时操作系统对保护器各功能任务通信及同步管理,emWin库开发使保护器拥有美观图形交互界面同时也保证实时性要求。使用μC/Probe软件对系统运行性能参数检测,验证基于μC/OS-Ⅲ和emWin的保护系统能够可靠稳定地运行,具有较高的实时性,且各子程序相对独立的设计,有利于后期优化。

基于μC/OS-Ⅲ和ARM的空心杯电机控制器设计

针对空心杯电机转速控制需求,选取Cortex-M4内核的TM4C132GH6PM芯片,实现了μC/OS-III实时操作系统到微控制器的移植,并采用多任务方式优化设计了转速闭环控制器软件。实验结果表明,系统响应速度快,稳定性好,具有较高的工程应用价值。

基于μC/OS-Ⅲ和LwIP时栅位移传感器多模式网络接口设计

针对时栅位移传感器网络化通信的要求日益提高,提出了一种基于μC/OS-Ⅲ和LwIP时栅位移传感器多模式网络接口设计方案。根据时栅位移传感器的特点,该系统采用基于Cortex-M4内核的微控制器STM32F407ZGT6硬件平台,利用μC/OS-Ⅲ实时操作系统和LwIP轻量型网络协议栈的特点,选择以太网、Wi-Fi、4G作为互联网通信多模式网络接口,建立各传感器之间的联系,完成时栅位移传感器产品的后台服务终端。实验结果表明,该设计能够实现远程故障诊断和校验,提高时栅位移传感器智能化和数字化水平,促进时栅产业化。

基于STM32和μC/OS-Ⅲ的双触摸屏无线自助点餐系统设计

随着目前生活水平的日益提高,餐饮行业的传统服务方式和管理模式已不能满足人们的需求,针对这种现状,设计了一种基于嵌入式操作系统和无线通信技术的双触摸屏无线自助点餐系统。系统以ARM Cortex-M3核的STM32F103VB微控制器结合μC/OS-Ⅲ操作系统,由STR-18无线数传模块构建组网,具有位于两侧的方便就餐者点餐的双触摸屏,上位机由Visual Studio工具开发,上下位机无线通信方便了顾客的菜单传送到上位机和修改菜单,如此减少了服务人员、节约成本、提高了运作效率。

基于μC/OS-Ⅲ的智能流量仪表人机界面设计

首先着手于智能流量仪表的发展,介绍其发展的特点,随着智能流量仪表功能的多样化,单纯的前、后台程序开发机制已经不能满足越来越复杂化、多样化的嵌入式应用需求,传统的人机界面也已不适宜用户更加方便快捷的使用,因此应该选择合适的实时操作系统,针对不同操作系统的特性最后提出了基于μC/OS-III的智能流量仪表的人机界面设计的方法,并且就μC/OS-III在智能电磁流量计人机界面的应用中进行举例说明。

基于STM32处理器的μC/OS-Ⅲ移植

结合μC/OS-Ⅲ和STM32处理器内核Cortex-M3的一些基本特征,用汇编语言和C语言修改了移植过程中的源代码,并作出详细解释。移植过程使用了STM32F103RBT6处理器自带的标准外设库,减少了繁琐的寄存器配置,降低了移植的难度和加快了应用程序开发速度,同时使代码标准更统一。硬件实验的成功,表明该移植对其它Cor-tex-M3核的处理器基于μC/OS-Ⅲ的开发应用也有很高的参考价值。

基于μC/OS-Ⅲ的果蔬气调运输车厢多任务控制系统设计

为提高果蔬等农产品运输途中的保鲜水平,实现气调运输车厢保鲜环境参数的精确调控,以STM32嵌入式系统为控制核心,设计了基于μC/OS-Ⅲ的果蔬气调运输车厢多任务控制系统,系统由数据采集、历史数据存储、环境参数调控、设备工作状态监控、人机交互、历史数据上传和系统调试等7个工作任务组成,分析了每个任务的工作流程和各任务间的信息交换过程,经试验验证,控制系统性能优越。检测结果表明:目标环境调节时间为128.2 min,控制系统氧气浓度响应时间差为0.9 min,温度响应时间差为7.8 min,相对湿度响应时间差为4.4 min,证明该系统能精确控制车厢内保鲜环境参数。

基于uC/OS-Ⅲ的AM2302驱动设计及应用

在嵌入式微控制器STM32F103、实时操作系统uC/OS-Ⅲ和emWin图形库下设计温湿度传感器AM2302的应用方案。介绍AM2302的工作原理和硬件连接电路,重点阐述其驱动程序设计及应用方法。该设计具有扩展性好、连接方便、稳定性高等优点。

基于μC/OS-Ⅲ的喷雾结冰控制系统的设计

结冰是影响飞机安全飞行的重要因素,在某一型号飞机投入使用前,需要对该飞机除/防冰系统的性能进行验证;因此,研制了一套基于μC/OS-Ⅲ的机载喷雾结冰控制系统;给出了系统的整体结构框架及其组成,重点介绍了该控制系统的硬件及软件的设计思路;系统实现了对喷雾设备的水、气路温度及压力的自动调节,在此基础上,还具有参数监测与显示、系统报警、数据分析与保存等功能;试验结果表明,该控制系统具有运行稳定、实时性好、调节速度快、控制精度高等特点,可以使用该系统进行喷雾结冰试验来考察某机型除/防冰系统的工作性能。

基于μC/OS-Ⅲ的主动悬架控制软件的研究和设计

为解决主动悬架控制系统控制任务多、运算量大、实时性及稳定性要求高的问题,对基于数字信号处理器TMS320F2812和嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅲ的车辆主动悬架控制系统软件进行了研究与设计,在TMS320F2812平台上移植实了μC/OS-Ⅲ操作系统,编写了主动悬架控制软件各个功能模块底层硬件驱动函数以及相关任务函数,并完成了主函数的编写,最终将主动悬架控制系统的全部资源和任务交由μC/OS-Ⅲ进行统一调度,试验结果表明运行于TMS320F2812的实时操作系统μC/OS-Ⅲ能对主动悬架控制系统的各个任务进行正确调度切换,通过测试,能实时完成计算量较大的主动悬架控制策略相关的分散解耦任务、PID参数自校正任务、PID运算任务等,本文所提出的控制软件结构方案是可行的。

基于μC/OS-Ⅲ的嵌入式视频处理系统设计

针对社会生产生活中需要处理大量音视频等数据的问题,开发出基于μC/OS-Ⅲ系统的嵌入式智能物联网处理系统。该控制系统能够实现对视频数据的采集、传输、显示等功能。以STM32F107为控制数据采集与传输的核心,通过μC/OS-Ⅲ系统实现高效处理音频数据的功能。利用OV7670摄像头采集数据,通过控制器控制传输并在LCD显示屏显示采集的数据。通过实验的测试,该系统实现了所设计的视频数据处理功能。

基于μC/OS-Ⅲ的整车式动态称重仪表

针对高速路收费系统对车辆称量精度及轴型识别率的要求,通过分析整车式动态称重秤台结构及称重过程的特点,提出了悬臂梁应变桥式称重传感器接线方案及整车式动态称重仪表的软硬件设计方案;论述了分割车辆上秤过程,识别车轴,计算单轴质量的专家算法及基于嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅲ的软件实现。经测试该仪表不仅提高了称量精度而且不借助辅助设备能够准确识别车辆轴型。