基于ARM9的微能源测试系统设计与应用研究

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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。
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