實(shí)時(shí)溫度報(bào)警器的設(shè)計(jì)

1、電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱：嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)題目： 實(shí)時(shí)溫度報(bào)警器的設(shè)計(jì)姓 名：學(xué) 院：專 業(yè)：年 級(jí)：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：一、引言 近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，嵌入式的應(yīng)用正在不斷深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)技術(shù)日益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)中，嵌入式往往作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，僅嵌入式方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)軟硬件結(jié)合，加以完善。 溫度是一種最基本的環(huán)境參數(shù)，人們生活與環(huán)境溫度息息相關(guān)，在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中需要實(shí)時(shí)測(cè)量溫度，在工業(yè)生產(chǎn)中也離不開(kāi)溫度的測(cè)量，因此研究溫度的測(cè)量方法和控制具有重要的意義。本設(shè)計(jì)是基于嵌入式技術(shù)作為主處理器的溫度采集系統(tǒng)

2、，利用S3C44B0x ARM微處理器作為主控CPU，輔以單獨(dú)的數(shù)據(jù)采集模塊采集數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了智能化的溫度數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理與顯示等功能，并討論了如何提高系統(tǒng)的速度、可靠性和可擴(kuò)展性。并解決了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由于存在響應(yīng)慢、精度低、可靠性差、效率低、操作繁瑣等弊端，能夠完全適應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)的高速發(fā)展。二、課程設(shè)計(jì)目的：1、加深課本知識(shí)的理解，寬自己的知識(shí)面，更好的掌握的就業(yè)知識(shí)。2、注重培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)、獨(dú)立分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，并獲得科學(xué)研究的基礎(chǔ)訓(xùn)練。通過(guò)自己解決實(shí)際問(wèn)題，能體會(huì)到其中的快樂(lè)和優(yōu)越感，培養(yǎng)學(xué)習(xí)的興趣。3、通過(guò)軟硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)利用ARM芯片對(duì)周圍

3、環(huán)境溫度信號(hào)的采集及顯示。三、設(shè)計(jì)內(nèi)容：硬件設(shè)計(jì)：本設(shè)計(jì)的基于ARM 的嵌入式數(shù)據(jù)采集和顯示裝置的原理框圖如圖所示。由圖可見(jiàn)，本系統(tǒng)采用“電源部分ARM 核心控制模塊溫度采集模塊”實(shí)現(xiàn)所需功能。SD RAM存儲(chǔ)器ARM處理器Flash ROM存儲(chǔ)器LCD顯示器鍵 盤RS-232協(xié)控制器多路溫度傳感器ARM核心控制模塊溫度采集模塊電源電路電源部分 系統(tǒng)原理框圖電源電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的電源電路由兩部分組成：系統(tǒng)總電源電路和RAM核心模塊電源電路。如圖：+12V恒定直流電源經(jīng)電容濾波，分別進(jìn)入7809和7805穩(wěn)壓，得到+9V和+5V的穩(wěn)定電壓輸出后分別供給ARM核心控制模塊和其余電路部分使用。圖中IN

4、4148是為了防止輸出端并接高于本穩(wěn)壓模塊的輸出電壓而燒壞7809和7805而特別設(shè)計(jì)，達(dá)到了可靠性電源設(shè)計(jì)目的。另外，由于系統(tǒng)正常工作電流較大，因此使用時(shí)均應(yīng)在7809和7805上加散熱片散熱。 由圖可見(jiàn)，系統(tǒng)采用雙電源供電，提供了系統(tǒng)正常工作所需的電源電壓。另外，由于考慮到便攜目的，本系統(tǒng)采用+12V鉛蓄電池提供系統(tǒng)所需的恒定直流電源。系統(tǒng)電源電路原理圖溫度采集電路設(shè)計(jì)溫度采集模塊電路采用AT89S52單片機(jī)作為模塊的協(xié)控制器。對(duì)于溫度傳感器的選用DS18B20，因?yàn)镈S18B20是Dallas公司最新單總線數(shù)字溫度傳感器，該傳感器集溫度變換、A/D轉(zhuǎn)換于同一芯片，輸出直接為數(shù)字信號(hào)，大大

5、提高了電路的效率。由于現(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性，且提高了CPU的效率。AT89S52單片機(jī)的P0 口與8路溫度傳感器相連，用于采集溫度數(shù)據(jù)；另外，模塊提供RS-232串行口與RAM核心控制模塊通信，達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康摹囟炔杉K電路原理圖如下圖。溫度采集電路原理圖軟件設(shè)計(jì)：本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)是在CodeWarrior for ADS開(kāi)發(fā)環(huán)境下完成的。本溫度數(shù)據(jù)采集與顯示裝置的主體由S3C44B0x核心控制模塊和溫度數(shù)據(jù)采集模塊構(gòu)成，所以系統(tǒng)軟件也是圍繞這兩個(gè)模塊來(lái)編寫(xiě)的。而又由于系統(tǒng)采用了S3C44Box和AT89S52兩個(gè)CPU協(xié)同工作，所以軟件的編寫(xiě)

6、需要對(duì)這兩個(gè)CPU分別編寫(xiě)，以實(shí)現(xiàn)所要求的功能。程序流程圖如圖開(kāi)始ARM初始化硬件裝置初始化通信初始化LED顯示初始化鍵盤初始化掃描鍵盤有鍵按下處理數(shù)值相應(yīng)顯示數(shù)據(jù)獲取數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)顯示YN程序流程圖由該流程圖可看出，剛上電時(shí)，S3C44B0x要先進(jìn)行ARM 內(nèi)部的初始化，以使ARM進(jìn)入相應(yīng)的狀態(tài)和模式；然后初始化硬件裝置，以使硬件系統(tǒng)可以正常支持溫度數(shù)據(jù)采集；接著通信初始化，以確定溫度采集模塊與ARM核心控制模塊連接正常，并通過(guò)UART復(fù)位溫度數(shù)據(jù)采集模塊，確保其進(jìn)入正常溫度數(shù)據(jù)采集狀態(tài)；然后初始化LCD顯示和鍵盤，在LCD上顯示相應(yīng)的菜單列表，供用戶通過(guò)鍵盤選擇操作；至此，系統(tǒng)初始化完成，并進(jìn)入正常主程序循環(huán)狀態(tài)。在正常主程序循環(huán)狀態(tài)中，首先掃描鍵盤，以快速的響應(yīng)用戶的按鍵操作；若沒(méi)有鍵值按下，則ARM立即進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、處理與顯示，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采