基于ARM的溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程畢業(yè)論文

1、. . . . HUBEINORMAL UNIVERSITY嵌入式系統(tǒng)開發(fā)課程設(shè)計(jì)論文Courses Thesis課程名稱嵌入式系統(tǒng)開發(fā)論文題目基于ARM的溫度采集系統(tǒng)學(xué)生學(xué) 號(hào)指導(dǎo)教師所在院系計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院專業(yè)名稱通信工程完成時(shí)間基于ARM的溫度采集系統(tǒng)ARM概述ARM(Advanced RISC Machines)，既可認(rèn)為是一個(gè)公司的名字，也可認(rèn)為是對(duì)一類微處理器的通稱，還可認(rèn)為是一種技術(shù)的名字。1990年ARM公司成立于英國劍橋，主要出售芯片設(shè)計(jì)技術(shù)的授權(quán)。目前，采用ARM技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)IP核的微處理器，即通常所說的ARM微處理器，己遍與工業(yè)控制、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

2、、無線系統(tǒng)、軍用系統(tǒng)等各類產(chǎn)品市場，基于ARM技術(shù)的微處理器應(yīng)用占據(jù)了32位RISC微處理器70%以上的市場份額，ARM技術(shù)正在逐步滲入到我們生活的各個(gè)方面。ARM公司是專門從事基于RISC技術(shù)芯片設(shè)計(jì)開發(fā)的公司，作為知識(shí)產(chǎn)權(quán)供應(yīng)商，本身不直接從事芯片生產(chǎn)，靠轉(zhuǎn)讓設(shè)計(jì)許可，由合作公司生產(chǎn)各具特色的芯片。世界各大半導(dǎo)體生產(chǎn)商從ARM公司購買其ARM微處理器核，根據(jù)各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域，加入適當(dāng)?shù)耐鈬娐罚瑥亩纬勺约旱腁RM微處理器芯片進(jìn)入市場。一、設(shè)計(jì)容1.1設(shè)計(jì)目的1、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。2、了解所選擇的AR

3、M芯片各個(gè)引腳功能，工作方式，計(jì)數(shù)/定時(shí)，I/O口，中斷等的相關(guān)原理，并鞏固學(xué)習(xí)嵌入式的相關(guān)容知識(shí)。3、通過軟硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)利用ARM芯片對(duì)周圍環(huán)境溫度信號(hào)的采集與顯示。1.2設(shè)計(jì)意義嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，且軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它一般由以下幾部分組成：嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應(yīng)用的，它必須與具體應(yīng)用相結(jié)合才會(huì)具有生命力、才更具有優(yōu)勢。因此嵌入式系統(tǒng)是與應(yīng)用緊密結(jié)合的，它具有很強(qiáng)的專用性，必須結(jié)合實(shí)際系統(tǒng)需求進(jìn)行合理的裁減利用。嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算

4、機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)和各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物，這一點(diǎn)就決定了它必然是一個(gè)技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識(shí)集成系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)必須根據(jù)應(yīng)用需求對(duì)軟硬件進(jìn)行裁剪，滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能、可靠性、成本、體積等要求。所以，如果能建立相對(duì)通用的軟硬件基礎(chǔ)，然后在其上開發(fā)出適應(yīng)各種需要的系統(tǒng)，是一個(gè)比較好的發(fā)展模式。目前的嵌入式系統(tǒng)的核心往往是一個(gè)只有幾K到幾十K微核，需要根據(jù)實(shí)際的使用進(jìn)行功能擴(kuò)展或者裁減，但是由于微核的存在，使得這種擴(kuò)展能夠非常順利的進(jìn)行。數(shù)據(jù)采集(DAQ)，是指從傳感器和其它待測設(shè)備等模擬和數(shù)字被測單元中自動(dòng)采集非電量或者電量信號(hào)，送到上位機(jī)中進(jìn)行分析，處理

5、。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是結(jié)合基于計(jì)算機(jī)或者其他專用測試平臺(tái)的測量軟硬件產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)靈活的、用戶自定義的測量系統(tǒng)。被采集數(shù)據(jù)是已被轉(zhuǎn)換為電訊號(hào)的各種物理量，如溫度、水位、風(fēng)速、壓力等，可以是模擬量，也可以是數(shù)字量。采集一般是采樣方式，即隔一定時(shí)間（稱采樣周期）對(duì)同一點(diǎn)數(shù)據(jù)重復(fù)采集。采集的數(shù)據(jù)大多是瞬時(shí)值，也可是某段時(shí)間的一個(gè)特征值。準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)量測是數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)量測方法有接觸式和非接觸式，檢測元件多種多樣。不論哪種方法和元件，均以不影響被測對(duì)象狀態(tài)和測量環(huán)境為前提，以保證數(shù)據(jù)的正確性。傳統(tǒng)的溫度采集系統(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，已經(jīng)不能完全適應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)的高速發(fā)展。隨

6、著嵌入式技術(shù)的迅猛發(fā)展，設(shè)計(jì)高速度、高效率、低成本、高可靠性、操作方便的溫度采集系統(tǒng)成為當(dāng)務(wù)之急?；贏RM的溫度采集系統(tǒng)就成為了解決傳統(tǒng)溫度采集系統(tǒng)各種弊端的優(yōu)先選擇方案。溫度控采集是無論是在工業(yè)生產(chǎn)過程中，還是在日常生活中都起著非常重要的作用，現(xiàn)代冶金、石油、化工與電力生產(chǎn)過程中，溫度是極為重要而又普遍的熱工參數(shù)之一。在環(huán)境惡劣或溫度較高等場合下，為了保證生產(chǎn)過程正常安全地進(jìn)行，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，以與減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約能源。在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)思想，系統(tǒng)采用了模塊化的設(shè)計(jì)方法，并且根據(jù)系統(tǒng)的功能要求和技術(shù)指標(biāo)，系統(tǒng)遵循自上而下、由大到小、由粗到細(xì)的設(shè)計(jì)思

7、想，按照系統(tǒng)的功能層次，在設(shè)計(jì)中把硬件和軟件分成若干功能模塊分別設(shè)計(jì)和調(diào)試，然后全部連接起來統(tǒng)調(diào)。二、設(shè)計(jì)方案2.1設(shè)計(jì)要求1、查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，熟悉所選ARM芯片與溫度傳感器2、總體設(shè)計(jì)方案規(guī)劃3、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，熟悉AD轉(zhuǎn)換原理與過程，溫度傳感器與ARM芯片的硬件接口實(shí)現(xiàn)與溫度顯示。4、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，包括溫度的AD轉(zhuǎn)換與顯示的軟件實(shí)現(xiàn)，用C語言編程。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)，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)（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），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

8、，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。2.2方案論證有許多客觀需求促進(jìn)了ARM處理器的設(shè)計(jì)改進(jìn)。首先，便攜式的嵌入式系統(tǒng)往往需要電池供電。為降低功耗，ARM處理器已被特殊設(shè)計(jì)成較小的核，從而延長了電池的使用時(shí)間。 高的代碼密度是嵌入式系統(tǒng)的又一個(gè)重要需求。由于成本問題和物理尺寸的限制，嵌入式系統(tǒng)的存儲(chǔ)器是很有限的。所以，高的代碼密度對(duì)于那些只限于在板存儲(chǔ)器的應(yīng)用是非常有幫助的。另外，嵌入式系統(tǒng)通常都是價(jià)格敏感的，因此一般都使用速度不高、成本較低的存儲(chǔ)器。 ARM 核不

9、是一個(gè)純粹的RISC體系結(jié)構(gòu)，這是為了使它能夠更好的適應(yīng)其主要應(yīng)用領(lǐng)域嵌入式系統(tǒng)。在某種意義上，甚至可以認(rèn)為ARM 核的成功，正是因?yàn)樗鼪]有在RISC的概念上沉入太深。現(xiàn)在系統(tǒng)的關(guān)鍵并不在于單純的處理器速度，而在于有效的系統(tǒng)性能和功耗。在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)思想，系統(tǒng)采用了模塊化的設(shè)計(jì)方法，并且根據(jù)系統(tǒng)的功能要求和技術(shù)指標(biāo)，系統(tǒng)遵循自上而下、由大到小、由粗到細(xì)的設(shè)計(jì)思想，按照系統(tǒng)的功能層次，在設(shè)計(jì)中把硬件和軟件分成若干功能模塊分別設(shè)計(jì)和調(diào)試，然后全部連接起來統(tǒng)調(diào)。三、硬件設(shè)計(jì)3.1 S3C44B0x ARM微處理器簡介：嵌入式微處理器S3C44B0X中集成了ARM公司的

10、ARM7TDMI核，這個(gè)核也稱為CPU單元，此外還集成了邊界掃描控制器等多個(gè)功能模塊（也稱模塊、單元）。S3C44B0X中有2條總線，即系統(tǒng)總線和外設(shè)總線。通過系統(tǒng)總線，將CPU單元、電源管理模塊（含時(shí)鐘發(fā)生器）、存儲(chǔ)器控制器、LCD控制器、中斷控制器和2通道ZDMA連接在一起。總線仲裁器對(duì)系統(tǒng)總線上的總線請(qǐng)求進(jìn)行仲裁。通過外設(shè)總線，將AD轉(zhuǎn)換器、看門狗定時(shí)器、RTC、通用IO控制器（GPIO）、IIC總線控制器、IIS總線控制器、UART、SIO、PWM等連接在一起。系統(tǒng)總線與外設(shè)總線通過系統(tǒng)總線橋與仲裁2通道BDMA連接在一起。S3C44B0X的160個(gè)引腳中，有71個(gè)引腳可以通過編程的方

11、法，定義為多功能輸入輸出引腳。這71個(gè)引腳被分成A、B、C、D、E、F和G端口。例如，端口A可以定義為輸出端口，或定義為地址總線ADDR24ADDR16和ADDR0。在Reset后，默認(rèn)值是地址總線ADDR24ADDR16和ADDR0，之后可以重新定義端口A的功能。除這71個(gè)引腳外，其余引腳功能是單一的。S3C44B0X微處理器中含有ARM7TDMI核，使用的指令系統(tǒng)就是ARM7TDMI的指令系統(tǒng)。ARM7TDMI有2種指令集：32位的ARM指令集和16位的Thumb指令集。ARM指令集的主要特點(diǎn)有：所有的指令都是32位定長，便于譯碼和流水線實(shí)現(xiàn)，并且在存中以4字節(jié)邊界地址對(duì)齊保存；只有 LO

12、AD-STORE類型的指令才可以訪問存；所有的指令都可以條件執(zhí)行；使用了桶型（barrel）移位器，可以在一個(gè)指令周期完成移位操作和ALU（算術(shù)邏輯）操作。片上集成的主要功能如下：*2.5V ARM7TDMI 核，帶有8K Cache（SAMBA II總線體系結(jié)構(gòu)，主頻高至66MHZ）;*外部存儲(chǔ)器控制器（FP/EDO/SDRAM控制器，片選邏輯）：*LCD控制器（最大支持256色DSTN）,并帶有1通道LCD專用DMA：*2通道通用DMA,2通道外設(shè)DMA 并具有外部請(qǐng)求引腳;*2通道UART帶有握手協(xié)議（支持IRDA1.0,具有16-byte FIFO）/1通道SIO;*1通道多主IIC-

13、BUS控制器；*1通道IIS-BUS控制器；*5個(gè)PWM定時(shí)器和1個(gè)部定時(shí)器；*看門狗定時(shí)器；*71個(gè)通用I/O口/8通道外部中斷源*功耗控制：具有正常，低速，空閑和停止模式；*8通道10位ADC;*具有日歷功能的RTC;*帶PLL的片上時(shí)鐘發(fā)生器.體系結(jié)構(gòu)：*集成了手持設(shè)備和通用嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的解決方案：*13/32位RISC體系結(jié)構(gòu)和ARM7TDMI處理器核強(qiáng)大的指令體系；*Thumb代碼壓縮機(jī)，最大化代碼密度同時(shí)保持了32位指令的性能；*基于JTAG的片上集成ICE調(diào)試支持解決方案；*32*8位硬件乘法器；*實(shí)現(xiàn)低功耗SAMBAII的新型總線結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)存儲(chǔ)管理：*支持大/小端模式（通過外

14、部用腳來選擇）；*地址空間：每bank位32M字節(jié)（共256M字節(jié)）；*支持每bank可編程的5.16/32位數(shù)據(jù)總線寬度；*7個(gè)bank具有固定的bank起始地址和可編程的bank大??；*1個(gè)bank具有可編程的bank起始地址和bank大??；*8個(gè)存儲(chǔ)器bank；-6個(gè)ROM,SRAM存儲(chǔ)器bank；-2個(gè)ROM/SRAM/DRAM(快速頁面，EDO和同步DRAM);*所有的存儲(chǔ)器bank具有可編程的訪問周期；*支持外部等待信號(hào)延長總線周期；*支持掉電時(shí)DRAM/SDRAM的自刷新模式；*支持對(duì)稱和非對(duì)稱地址的DRAM.3.2 AT89S52單片機(jī)簡介AT89S52是一種低功耗、高性能CM

15、OS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片晶振與時(shí)鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作

16、，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。常用I/O口具體介紹如下：1、P0 口：P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有部上拉電阻。在 flash編程時(shí)，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。 2、P1 口：P1 口是一

17、個(gè)具有部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì)P1 端口寫“1”時(shí)，部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。引腳號(hào) 第二功能P1.0 T2 （定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出P1.1 T2EX （定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制）P1.5 MOSI （在系

18、統(tǒng)編程用）P1.6 MISO （在系統(tǒng)編程用）P1.7 SCK （在系統(tǒng)編程用） 3、P2 口：P2 口是一個(gè)具有部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì)P2 端口寫“1”時(shí)，部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX DPTR）時(shí)，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強(qiáng)的部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，

19、P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。 4、P3 口：P3 口是一個(gè)具有部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì)P3 端口寫“1”時(shí)，部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號(hào)。3.3設(shè)計(jì)思路本設(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3-1 所示。由圖可見，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。并考慮到系統(tǒng)的可擴(kuò)展

20、性和延伸性，本系統(tǒng)采用主從CPU協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、傳輸與顯示，具有處理速度快、精度高、人機(jī)交互界面友好、穩(wěn)定性高、擴(kuò)展性好等優(yōu)點(diǎn)。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3-1 所示。由圖可見，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。電源部分LCD顯示器溫度采集模塊電源電路多路溫度傳感器Flash ROM存儲(chǔ)器協(xié)控制器RS-232ARM處理器SD RAM存儲(chǔ)器鍵 盤ARM核心控制模塊圖3-1 系統(tǒng)原理框圖3.2系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)3.2.1 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3-2：+12

21、V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IN4148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，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。圖3-2 系統(tǒng)電源電路原理圖如圖3-2：I/O 口提供了相應(yīng)的穩(wěn)定直流電源。其中的IN4004是為了防止電源輸入

22、反接燒壞集成穩(wěn)壓塊而設(shè)計(jì)的。由于S3C44B0x采用2.5V作為ARM 核電源，使用3.3V作為I/O 口電壓，故ARM核心控制模塊電源需要另外單獨(dú)設(shè)計(jì)，其電源電路如圖3-2所示。由系統(tǒng)總電源電路提供的+9V穩(wěn)壓電源作為輸入，分別經(jīng)AS1117-5.0、AS1117-3.3、 AS1117-2.5穩(wěn)壓后，輸出5.0V、3.3V和2.5V恒定電源，為RAM 核和I/O口提供了相應(yīng)的穩(wěn)定直流電源 。其中的IN4004是為了防止電源輸入反接燒壞集成穩(wěn)壓塊而設(shè)計(jì)的。3.2.2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S18B2

23、0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)，大大提高了電路的效率。由于現(xiàn)場溫度直接以“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?。溫度采集模塊電路原理圖如圖3-3。圖3-3 溫度采集電路原理圖四、軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)是在CodeWarrior for ADS開發(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)

24、成，所以系統(tǒng)軟件也是圍繞這兩個(gè)模塊來編寫的。而又由于系統(tǒng)采用了S3C44Box和AT89S52兩個(gè)CPU協(xié)同工作，所以軟件的編寫需要對(duì)這兩個(gè)CPU分別編寫，以實(shí)現(xiàn)所要求的功能。4.1設(shè)計(jì)思路本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)是在CodeWarrior for ADS開發(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)模塊來編寫的。而又由于系統(tǒng)采用了S3C44Box和AT89S52兩個(gè)CPU協(xié)同工作，所以軟件的編寫需要對(duì)這兩個(gè)CPU分別編寫，以實(shí)現(xiàn)所要求的功能。程序流程圖如圖4-1。開始ARM初始化硬件裝置初始化通信初始化LED顯示初始化鍵

25、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圖4-1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 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；若沒有鍵值按下，則ARM

26、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)采集與顯示等功能。其主程序包括溫度采集程序、ARM獲取溫度子程序、溫度處理和轉(zhuǎn)換子程序。當(dāng)ARM 處理器接收到正確的溫度數(shù)據(jù)后，立即進(jìn)行相應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)處理與轉(zhuǎn)換，變成可被LCD直接顯示的正確溫度值。4.2程序代碼溫度處理與轉(zhuǎn)換子程序如下：/存放讀取到的當(dāng)前溫度值，未轉(zhuǎn)換Static U16 a-temp-now8=8*0/存放經(jīng)精度計(jì)算后的實(shí)際溫度值，高8位整數(shù)部分，低8位小數(shù)部分static U16 b-temp-now8=8*0;/存放8路轉(zhuǎn)換后溫度值,分別為百位,十位,個(gè)位,小數(shù)位static U8 temp-convent-all32=32

27、*0;/-/溫度處理與轉(zhuǎn)換子程序/-void temp-change(void)U8 negtive=0x00; /存放數(shù)的符號(hào)，若為正=0；若為負(fù)，=0xffU8 j=0;U8 *pt=temp-convent-all;U16 *p1=a-temp-now;U16 *p3=b-temp-now;U16 temp=0;for(j=0;j8;j+)negative =0x00;temp=*p1;/若溫度為負(fù)值，進(jìn)行相應(yīng)處理if(temp&0xf80) ！=0)temp=(temp)+1；/轉(zhuǎn)為正的原碼negative=0xff； / 同時(shí)置符號(hào)為0xff/根據(jù)精度消除無關(guān)數(shù)據(jù)switch(a-t

28、emp-prec)case 0x1f: /精度為9位,則清除最低3位無效位temp=temp&0xfff8;break;case 0x3f: /精度為10位,則清除最低2位無效位temp=temp&0xfffc;break;case 0x5f: /精度為11位,則清除最低1位無效位temp=temp&0xfffe;break;case 0x7f: /精度為12位break;/換算成實(shí)際溫度,并擴(kuò)大10倍,去掉小數(shù)部分temp=(U16)(float)(temp)*0.625);/折算放入b-temp-now 數(shù)組中/高8位放整數(shù)部分，低8位放小數(shù)部分，最高位放符號(hào)位if(negtive= 0xff)