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工业分析仪是指主要用于煤的水分、挥发分、灰分以及固定碳的分析与测量,亦可用于其它有机物如飞灰、灰渣的相关成分分析的仪器。它对煤的探测、质量的等级划分以及加工使用具有重要的意义。针对现有工业分析仪通讯方式单一,体积较大、控温精度低等缺陷,提出了一种基于ARM微处理器,采用Linux嵌入式系统和触控式PC的新型工业分析仪的设计方案。 本文首先介绍了煤炭工业分析的常用方法,阐述了煤炭工业分析的基本指标即水分、挥发分、灰分以及固定碳的作用及意义,并依据国标说明了获取各个指标数据的实验方法。 然后,根据国标以及实际需求提出了新型工业分析仪的技参数要求,并给出了工业分析仪的机械结构与控制系统的设计方案;介绍了主控单元S3C2440A微处理器,并根据设计需求分配了片上资源;设计了主控单元基本电路、存储单元电路以及通讯单元的电路,重点阐述了高低温炉的温度采集电路与温度控制电路; 同时,概述了linux系统,并详细说明了用于工业分析仅的linux系统的移植过程,包括Bootloader移植、linux内核裁剪以及根文件系统的制作;以触控PC作为上位机,基于Windows系统设计开发了上位机应用软件的界面;基于linux系统,给出了下位机应用程序的设计方案以及主要功能模块的工作流程;介绍了Modbus串口通讯协议,并根据Modbus协议制定了工业分析仪串口通讯的通讯格式、标准和功能码,并给出了部分代码; 此外,还利用模糊PID控制算法设计了工业分析仪的的温度控制系统,确定了温控系统的组成结构、功能模块以及工作原理,并逐步阐述了模糊PID的实现过程,包括了输入变量的模糊化、模糊规则的建立、确定模糊变量的隶属函数、获取的模糊控制表以及模糊PID的程序实现。 最后,进行了电子天平与主控板的通讯实验,证明了通讯的稳定性与可靠性;对电机驱动模块进行了实验验证,确保其能够达到设计目标;搭建了温控实验平台,对模糊PID温控系统进行了实验,证明了温控系统可以达到工业分析仪的温度控制要求。