随着嵌入式系统在人们生活中的航空、军事、医疗设备和生活中电子产品出现， 嵌入式已经被广大人们的所熟悉，英文名叫 Embedded Systems，从大的方面说，嵌入 式系统就是带有微处理器的专有的软件或者硬件的系统都可称之为嵌入式系统。例如 各类单片机或者 MIPS 等。

从控制角度来说，嵌入式系统指不仅仅有微处理器，而且带有自己的操作系统， 带有专有的功能或者用于特定的场合。

嵌入式系统的主要特点：

(1)对实时的多任务系统有着特别强的支持能力，能够完成多任务的运行和切换， 并且中断响应时间非常短。

(2)具有非常强的保护储存功能，这是由于嵌入式 Linux 的软件结构已经完整模块 化，从而有效的避免了软件模块之间可能出现的交叉冲突。

(3)嵌入式 Linux 系统的功耗很低，在用于便携式设备、移动设备、通信设备中时 能供长时间使用和方便携带。

1。3  国内外现状

基于嵌入式 Linux 的新生儿水床。

（1）国内的智能水床大都依靠进口，设备昂贵，婴幼儿的护理也需要大量费用， 水床控制的实现使临床应用成为可能。未来会大大降低医院新生儿的护理成本和费用。

（2）目前市场上尚无此类产品，公开文献也非常少，一个相关的实用新型专利 为青岛市市立医院的“早产儿水床式鸟巢”，但此专利仅仅是一个带有翼状外沿的椭圆 形水床垫，通过人工灌注一定温度的热水，不能按治疗需要自动调节设定温度，也不 能主动调节内部液体的流动。

对婴幼儿的护理需要大量人力和财力，且容易出现问题，对婴幼儿的护理主要停 留在环境的检测，不能实现对婴幼儿床的环境温度控制和震动。本水床可以实现对水 床温度的控制和震动环境的控制，更好的模拟婴幼儿适合的环境。论文网

温度控制技术多种多类，目前在国内外应用最广泛的主要是 4 种：定值控制温度 法、闭环 PID 控制温度法、范围控制法、模糊控制法。

1。4 本课题主要研究内容

本课题是把新生婴儿水床作为研究对象，对新生婴儿水床恒温控制系统和震动系 统进行研究。

（1）本课题主要使用了 ARM9 处理器开发板。系统基于嵌入式 Linux 进行开发， 利用 DS18B20 数字温度传感器和加热器进行恒温系统的设计和研究，通过算法实现 对系统中的恒温箱恒温控制，以及对闭环系统中的温度误差分析。实现温度控制；需 要进行温度显示的驱动编写，软件层面的设计，内核的移植，以及对相应硬件的使用。 根据医嘱设定相应的温度显示和控制范围，使新生婴儿水床温度保持在设定的温度范 围，并实时的将温度显示在 ARM 板上的显示屏。并且根据要求对 ARM 板进行软件 开发，以显示温度和对加热器的起停进行准确的控制，在没有手动制动的情况下，软 件会自动运行。

（2）实现水床震动系统中的液体流动控制，通过 ARM 开发板控制三个电动机 的转动，其中两个电动机转动实现水床液体的流动控制。另一个电动机实现恒温箱水 床的内循环，对恒温箱充分搅拌，保持温度均匀。同时通过 ARM 控制电动机的起停。 该过程中主要涉及电机的控制驱动编写，以及 ARM-Linux 开发板的应用开发，驱动 和软件开发环境的搭建，以及系统硬件的搭建。

第 2 章 水床控制系统设计及开发环境

2。1 整体功能和指标要求

本课题将系统分为两部分：

（1）新生儿水床温度恒温控制系统。

对于该系统主要是实现通过 DS18B20 数字温度传感器将温度在 ARM 开发板上 显示，通过 ARM 开发板读取到的温度设定温度控制范围，将恒温箱内的温度维持在 一个合适的范围内。该部分主要实现的功能指标：