基于ARM的温度监测系统的设计

基于单片机的温度检测系统

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《器仪表与分析监测￣ 0 8年第 3仪 20期

基于 ARM的温度监测系统的设计T e De in o e p r tr nt r g S se Ba e n ARM h sg fT m e a ue Mo i i y t m s d o o n

王勇 耿辉韩丽娟帅立国( .东南大学自动化学院江苏南京 20 9;2东南大学机械工程学院江苏南京 2 0 9 ) 1 106 . 1 0 6

[摘要]介绍了一种基于 AR微控制器的数字温度监测系统的实现。整个系统主要包括应用数字传 M感器 D 1 B 0的测温部分、 C S8 2 L D显示部分、 ls Fa h数据存储部分以及 UAR串口通讯部分。重点描述了各 T部分硬件电路的设计以及基于 U/ SI嵌入式实时操作系统的软件实现。系统具有外围电路简单、温精 C O—I测度高、扩展性好等优点。

[关键词] AR;度监测；液晶显示器；Na d ls; I通信 M温 n Fa h串： 2[中图分类号] TP 2 4 2 7+. [文献标志码] B 本系统采用 S MS G公司主流的 3 A UN 2位 T MI D

温度监测在工农业生产中的许多领域占有重要

R 3A4 0 S C 0内部集成 A4地位。本设计以 AR微处理器为核心，用单总线 A M7芯片 S C B作为微控制器，3 B M采的数字温度传感器 D 1 B 0为测温单元，高了数了丰富的外围控制模块， S8 2提工作频率可达 6 z采用该 6MH,据传输的可靠性；数据结果通过 L D实时显示，示 A M芯片有利于简化系统的硬件电路，高系统的运 C显 R提方式友好直观；用 Na d ls采 n F ah和 UART分别存储行速度；在软件实现过程中，移植了开放源码的 u/ s ! co- I和传输数据，现了监测数据的长期存储和通讯传多任务实时操作系统，证了系统的实时性，短了软实保缩输。该设计可应用于仓库、室等现场，分布式智件的开发周期，温为降低了系统的成本。 能温度监测提供了一种可靠的系统解决方案。

2系统功能模块设计 1系统总体方案设计 2 1测温部分 .

采用 D L AL AS公司的 D 1B 0数字温度传感 S

8 2器、 C显示、 ls储和串口通信等 5个单元组器作为测温元件。D 1 B 0采用单总线专用技术， LD Fa h存 S8 2 成。系统总体架构如图 l所示，中 AR微处理器其 M

本系统主要由数字温度传感器、 ARM微处理

无须经过其它变换电路，接输出被测温度值 (~直 9l 2位二进制数 )测温范围为一5℃~1 5测量分； 5 2℃,

向温度传感器发送控制信号，度传感器采集温度温数据并传送给 AR处理器，理器将采集到的数据 M处通过 L D显示并定时将温度数据保存到 F a h中， C ls 通过 UART将保存的温度数据由串口传送到上位机，以备后期分析与研究。

辨率为 0 0 25℃; . 6内含 6 4位经过激光修正的只读存储器 R OM,于存储唯一 6用 4位序列号，因此可以在一条总线上挂接多个 D 1 B 0而不会出现混乱； S 82 内含暂存 R AM,于存放工作参数和测量值；有用具非挥发的温度报警触发器 TH和 TL,户可以分别用设定各路温度的上、限。本设计采用 4 B的下 40 G E O口来驱动多个 D 1 B 0实现了分布式测 P 6I S8 2,温。测温部分硬件原理图如图 2所示。

GPE6

图 1系统总体结构图 一

VS S

8一

图 2 DS 8 2 1 B 0硬件连接

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基于 AR的温度监测系统的设计王勇， M等

C机进行异步串行通信，由于 ARM输出的为 T TL由于 D 1 B 0为单总线结构，使用时必须先 P S8 2在而 C 2 2电平，此需要用因对 D 1 B 0进行初始化，能进一步进行 R S 82才 OM操电平， P机串口是 RS 3作命令，后对 RAM存储器和数据进行操作。 MAX 3芯片将 T最 22 TL电平转换为 RS 3 2 2电平。外 DS 8 2 1 B 0每一步操作都要遵循严格的工作时序和通部存储器是 ARM最小系统的必需部分。UART电信协议，控制 DS 8 2如 1 B 0完成温度转换这一过程，根平转换电路如图 4所示。

据 DS 8 2 1 B 0的通讯协议，须经 3个步骤：一次读写每之前都要对 DS 8 2 1 B 0进行复

位，位成功后发送 1复 条 R OM指令，后发送 R最 AM指令，样才能对这 D 1 B 0进行预定的操作。D 1 B 0有 5种 R S8 2 S8 2 OM操作命令： a Re dROM、 th ROM、 e rh ROM、 Mac S ac S i OM、 am OM。暂存 R kpR Alr R AM控制命令主要有温度转换、暂存器、读写暂存器、制暂存器等。复2 2 L D显示部分 . C

液晶显示器 ( C具有功耗低、积小、量轻、 L D)体重 厚度薄等许多其他显示器无法比拟的优点，遍应普用于基于微处理器的仪器仪表及监视、制等智能控装置的终端显示和人机接口中。￥ C 4 0内置了 3 4B图 4串口电平转换

温度数据存储在 Na d ls n F ah中。Na d ls n F ah具有写入速度快、除时间短、格便宜等优点，遍擦价普适用于文件存储。6 M的 Na d ls 4 n Fa h共有 40 6个 9区块，每个区块有 3 2页，页有 5 8字节，页的后每 2每 1 6字节为空闲区域，常被用于记录坏块信息、耗通损均衡和其他软件开销功能。Na d ls n Fa h的擦除操作以区块为单位，写以页为单位。由于 Na d ls 读 n F ah的工艺不能保证在其出厂和使用周期内不产生坏块，因此要对 Na d ls n Fa h进行坏块检查，时因为同

L D控制器，持 4级、 6级灰度 L D和 2 6色 C支 1 C 5S N L D。为了简化电路， T C充分发挥 AR的性能， M

采用了 3 0*2 0的 1 2 4 6级灰度 L D,用￥ C 4 0 C使 3 4B

内置的 L D控制器直接进行控制。由于 L D信号 C C频率较高且 L D排线较长，信号线上加 7 HC 4 C在 4 24以增强驱动能力。硬件结构示意图如图 3所示。

￥ C 4 0没有 Na d ls控制寄存器，采用 3 4B n F ahVFRAM_ E vcL KV LI NE

L CD

￥ C 4 0的 I口串行存取数据，序比较复杂， 3 4B O时在

一

进行读写、除操作过程中一定要遵循正确的时序。擦

VM n BE W

3系统软件设计流程图 3 LC硬件连接 D

嵌入式操作系

统是嵌入式系统硬件和应用软件之

￥ C 4 0的 L D控制器通过时序发生器间的接口， 3 4B C它的使用可以提高软件开发效率，的可靠它 TI GE产生 VF AME、 L NE、 C K、 ME N R VF I VF L VM性和稳定性直接影响着系统的运行性能。本软件设计的控制时序，制信号由寄存器 L D ON设置，控 C C设采用公开源码的 u/ s I co-多任务实时操作系统。U/ S I CO-/ 置寄存器 L DS D C AD R支持 1 6级灰度显示。通过驱 I作为一个实时微内核， I实际上是一个高效的任务调度

动函数实现缓冲区设置和点、、字等的显示。线数2 3存储和通信部分 .

器，调度是线程级的，调度的基本单位是任务，调度策略是采用静态分配优先级的方式，并且采用占先式的调度

本设计的外部存储器由 2的 No Fa h原则。为了实现基本的任务调度功能，co-I M r ls u/ s提供了 I(S 9 S T3 VF1 0、 M的 S 6 )8 DRAM ( S 1 3 H) 6 M必备的任务间通讯手段， K4 6 6 2、 4包括信号量、邮箱等。为了实

的 Na d ls ( F 2 8组成，中 NoF ah用于现任务延时， n F ah K9 1 0 )其 r ls还具有基本的时钟管理。

存放执行代码， DR S AM用于运行代码， n Fah 3 1操作系统移植和驱动代码实现 Na d ls .用于存储温度数据。数据由￥ C 4 0的 UA 34B RT与首先在￥ C 4 0上进行 u/ sI 3 4B c o-I的移植。 u/ c一

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