基于ARM9的微能源测试系统设计与应用研究.pdf

中文摘要 摘 要 近年来，随着MEMS 技术的进步，生产生活中所需要的设备正朝着小型化、 微型化趋势发展，在越来越多的场合需要用到MEMS 微能源供电，这给了MEMS 微能源系统良好的发展机遇，同时也对相应的微能源测试技术提出了更高的要求。 然而，目前常见的微能源测试方法还停留在使用示波器、数字电压表等进行人工 检测的阶段，存在着自动化程度地、测试精度低、需要频繁地人工操作和手工计 算等缺点，且无法快速、精确测量瞬时输出功率；现阶段由于缺乏统一的测试系 统，针对不同种类微能源的测试目标，需要构建不同的测试方案和测试平台，测 试过程繁琐。因此针对MEMS 微能源技术研究与应用的迫切需求，开展微能源测 试方法与技术系统研究，对于微能源技术乃至整个MEMS 行业的发展都具有重要 的意义及应用价值。 论文针对现阶段MEMS 微能源领域对相关测试系统的发展需求，开展了微能 源测试技术的研究。提出了一种基于ARM9 的嵌入式微能源测试系统设计方案， 并且实现了基于Linux 嵌入式的软硬件设计。硬件上采用ARM9 嵌入式核心板作 为主控制器和处理器，自主设计了复位模块、电源模块、通信模块等外围硬件电 路以及多路微能源输入接口电路和继电器阵列控制电路，并通过智能显示终端进 行人机交互；软件上编写了微能源测试系统的底层驱动以及上层应用程序，并设 计了操作便捷、功能齐全、界面友好的人机交互系统；对微能源测试系统进行了 模块调试、整机调试和性能测试，并对常见的微能源收集器和微能源系统进行了 实验测试，并通过测试系统模拟智能引信系统负载情况的方法，测试了MEMS 风 致振动微能源系统的输出指标。论文完成的主要工作是： ① 通过查阅文献资料，提出了微能源的测量方法以及自动测试技术方案，解 决了现有测试方法中自动化程度低、测量精度不高的缺点。 ② 根据微能源测试方案，完成了微能源测试系统各功能模块的硬件设计，并 进行了系统集成和印制电路板的制作。 ③ 构建了嵌入式软件系统平台，编写了相关的字符驱动程序和上层应用程 序，实现了继电器控制、数据采集以及人机交互功能，并设计了相应的交互界面。 ④ 完成了微能源测试系统各模块的焊接和调试工作，并针对风能、太阳能等 微能源收集器和微能源系统进行了相关的测试实验，计算了相关的参数指标并进 行相关应用分析，结果表明测试系统满足应用要求。 关键词：微能源；测试方法；电路控制；Linux 嵌入式；S3C2440 I 英文摘要 ABSTRACT In recent years, with the advancement of MEMS technology, the equipment needed in production is developing towards miniaturization and miniaturization. In some occasions, MEMS micro-energy supply is needed, which gives a good development of MEMS micro-energy system. However, the current micro-energy testing methods still lie in the stage of manual detection using an oscilloscope, a digital voltmeter, etc., and there are disadvantages such as cumbersome testing process, low test accuracy, frequent manual operation and calculation. Besides, at present, due to the lack of a unified testing system, different testing scenarios and testing platforms