基于ARM的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)設計

1、基于ARM的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)設計Design of Data Acquisition and Control System Based on ARM任安虎，路雪瑩REN An-hu ,Lu Xue-ying（西安工業(yè)大學電子信息工程學院 陜西 西安 ）(School of Electronic Information Engineering,xian Technological University,xian )摘要：基于嵌入式ARM技術實現(xiàn)按鍵鍵值的數(shù)據(jù)采集及LED點陣屏顯示，并將采集到的數(shù)據(jù)通過串口送給上位機PC；另一方面接收上位機送來的數(shù)據(jù)，控制點亮相應的二極管且將接收到的數(shù)據(jù)顯示在點

2、陣LED屏上。系統(tǒng)硬件由LPC2220及其外圍電路組成，采用了性能優(yōu)良的ARM7處理器；軟件在ADS1.2集成開發(fā)環(huán)境下應用C語言編程。系統(tǒng)工作穩(wěn)定、可靠，在實際的工程應用設計中具有參考價值。關鍵詞：數(shù)據(jù)采集；控制；上位機；點陣LED屏；可靠中圖分類號：TP332Abstract：Based on the embedded ARM technology to achieve keys data acquisition and LED dot matrix display, and the collected data is sent through the serial port to PC;

3、 on the other hand PC to receive the data sent, the corresponding control lights the diode and the received data is displayed on the dot matrix LED screen. System hardware consists of LPC2220 and its peripheral circuit, using the excellent performance ARM7 processor; software in ADS1.2 integrated de

4、velopment environment with C language programming. System is stable, reliable, and in practical engineering application design has a reference value.Keywords: data collection; control; PC; dot matrix LED screen; reliable0. 引言隨著科學技術的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應用于工業(yè)控制、國防軍事、通信、汽車電子以及醫(yī)療衛(wèi)生和消費等方面，成為后PC時代的主力軍。ARM芯片由于功能強

5、大、處理速度快、片上資源豐富、外圍接口芯片多等優(yōu)勢，是目前在嵌入式系統(tǒng)中應用較多的一種主控芯片1-2。LPC2220微控制器是基于一個支持實時仿真和嵌入跟蹤的32/16位ARM7TDMI-S CPU。由于144腳封裝、極低的功耗、多個32位定時器、8路10位ADC、PWM輸出以及多達9個外部中斷管腳使它特別適用于工業(yè)控制、醫(yī)療系統(tǒng)、訪問控制和電子收款機(POS)。通過配置總線，LPC2220最多可提供76個GPIO。由于內(nèi)置了寬范圍的串行通信接口，LPC2220也非常適合于通信網(wǎng)關、協(xié)議轉(zhuǎn)換器、嵌入式軟件調(diào)制解調(diào)器以及其它各種類型的應用。1. 系統(tǒng)總體框圖系統(tǒng)一方面采集按鍵的鍵值并顯示在點陣L

6、ED屏上，并將鍵值數(shù)據(jù)通過串口送給PC；另一方面通過串口接收由PC發(fā)來的數(shù)據(jù)，將收到的數(shù)據(jù)顯示在點陣LED屏上并控制相應的發(fā)光二極管燈亮。系統(tǒng)方框圖如圖1所示。 圖1系統(tǒng)原理框圖系統(tǒng)以ARM處理器為核心，形成ARM最小系統(tǒng)實現(xiàn)核心控制處理功能3。外圍電路主要有串行通信接口、LED點陣屏、LED發(fā)光二極管、鍵盤、電源等組成。2. 單元電路設計2.1 ARM最小系統(tǒng)在系統(tǒng)中ARM處理器選擇的是LPC2220，要使處理器能正常4的工作必須形成最小系統(tǒng)，方框圖如圖2所示。圖2 LPC2220最小系統(tǒng)框圖由于LPC2220內(nèi)部沒有FLASH所以需要外擴FLASH，晶振是CPU工作必須的采用11.0592

7、MHz，復位電路選用CAT1025芯片可實現(xiàn)上電自動復位和手動復位，電源產(chǎn)生1.8V的內(nèi)核電源和3.3V的I/O口電源；JTAG接口是調(diào)試測試接口。2.2 串行通信接口串行通信接口芯片選用SP3232E, 由電平轉(zhuǎn)換芯片完成從TTL電平到RS232電平的轉(zhuǎn)換，如圖3所示5。圖3 串行通信接口2.3 LED點陣屏LED點陣屏采用的是4個8X8點陣屏拼起來的一個16X16的屏，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示。電路6如圖4所示。圖4 LED點陣屏ARM處理器通過SPI接口送出顯示數(shù)據(jù)，由74HC595進行數(shù)據(jù)的串并轉(zhuǎn)換，以列掃描的方式進行數(shù)據(jù)的顯示。2.4 LED發(fā)光二極管及按鍵在系統(tǒng)中LED發(fā)光二極管是受控對

8、象，由接收到的數(shù)據(jù)控制對應的二極管燈亮；按鍵為8個單獨按鍵，作為數(shù)據(jù)的輸入端。電路如圖5所示。圖5a LED發(fā)光二極管 圖5b 單獨按鍵3. 軟件設計軟件是系統(tǒng)設計的核心，在ADS1.2開發(fā)環(huán)境下采用C語言進行編程設計。軟件主流程圖如下圖6所示。 圖6 系統(tǒng)主流程圖初始化包括引腳功能選擇、串口初始化、SPI接口的初始化、初始狀態(tài)及中斷初始化，在之前應建好LED點陣顯示用的字模數(shù)據(jù)。串口數(shù)據(jù)的接收使用中斷方式，發(fā)送采用查詢方式。4. 結束語本系統(tǒng)基于ARM實現(xiàn)了鍵值采集及16X16點陣LED屏顯示，將鍵值數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給上位機PC；另一方面通過串口可以接收從上位機來的控制信號控制點亮相應的二極管，接收的數(shù)據(jù)由16X16點陣LED屏顯示。整個系統(tǒng)得到了實現(xiàn)，經(jīng)驗證系統(tǒng)工作穩(wěn)定、可靠，在實際的測控系統(tǒng)中具有很好的參考價值。參考文獻：1周立功.ARM嵌入式系統(tǒng)基礎教程（第2版）M.北京：北京航空航天大學出版社，2008.2劉蒼,王建業(yè)，張景偉. 基于ARM的便攜式數(shù)據(jù)采集存儲系統(tǒng)設計J.儀表技術與傳感器, 2013,No.8:89-92.3劉銳,王林. 基于ARM數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計J. 中國測試，2010,36（4）：89