基于ARM的嵌入式監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

1、    基于ARM的嵌入式監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 摘要：實現(xiàn)了一種全集成可變帶寬中頻寬帶低通濾波器，討論分析了跨導(dǎo)放大器-電容(OTAC)連續(xù)時間型濾波器的結(jié)構(gòu)、設(shè)計和具體實現(xiàn)，使用外部可編程電路對所設(shè)計濾波器帶寬進行控制，并利用ADS軟件進行電路設(shè)計和仿真驗證。仿真結(jié)果表明，該濾波器帶寬的可調(diào)范圍為126 MHz，阻帶抑制率大于35 dB，帶內(nèi)波紋小于05 dB，采用18 V電源，TSMC 018m CMOS工藝庫仿真，功耗小于21 mW，頻響曲線接近理想狀態(tài)。關(guān)鍵詞：ButteARM具備體積小、接口豐富、高度集成性和擴展性強等優(yōu)點，加之隨著Linux在服務(wù)器領(lǐng)

2、域和桌面系統(tǒng)獲得的成功，Linux 以其良好的移植性能、優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)功能、對各種文件系統(tǒng)完備的支持、具有軟件代碼小、高度自動化、響應(yīng)速度快、特別適合于要求實時和多任務(wù)的體系等特點1在嵌入式系統(tǒng)中獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。這使得基于ARM的嵌入式監(jiān)測系統(tǒng)具有成本低、功耗低、實時性能好及智能程度高等優(yōu)點，在工業(yè)監(jiān)測與控制領(lǐng)域具有較為廣闊的應(yīng)用前景2。本文設(shè)計了基于ARM的嵌入式監(jiān)測系統(tǒng)。1系統(tǒng)總體設(shè)計一個嵌入式監(jiān)測系統(tǒng)，其基本目的控制硬件設(shè)備采集信號，并對信號進行一定的分析，其過程是獲取設(shè)備的運行狀態(tài)的模擬量信號，并且能夠?qū)⑦@些模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了基于ARM嵌入式監(jiān)測系統(tǒng)。ARM

3、微處理器的上選擇基于ARM920T內(nèi)核的S3C2410A芯片。圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖整個系統(tǒng)監(jiān)測方案如圖1所示，整個采集過程是由ARM微處理器控制的，ARM監(jiān)測系統(tǒng)主要由以下三部分組成：（1）信號采集：傳感器采集反映設(shè)備運行狀態(tài)的現(xiàn)場信號。被采集的模擬信號通過傳感器拾取，再經(jīng)過濾波、放大信號調(diào)理，然后模擬信號則經(jīng)過A/D(模/數(shù))轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成計算機可識別數(shù)字量，通過ARM微處理器控制放大器的增益和濾波器的截止頻率。（2）人機界面：采用圖形界面控制數(shù)據(jù)采集，并在界面上進行數(shù)據(jù)分析，將數(shù)據(jù)處理結(jié)果在顯示屏上以良好直觀的界面動態(tài)顯示，便于現(xiàn)場工作人員判斷故障。（3）數(shù)據(jù)傳輸：數(shù)據(jù)傳輸是將數(shù)據(jù)上傳至上位機（

4、計算機），以進行進一步的分析處理。2系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)振動傳感器傳來的振動信號在進入后端處理系統(tǒng)之前也需要對信號進行一定的調(diào)理，以滿足后端信號處理的要求，為了簡化設(shè)計，節(jié)省設(shè)計時間，信號的前端信號調(diào)理模塊使用設(shè)計好的模塊，包括恒流源、傳感檢測、信號放大、低通濾波，程控放大器放大倍數(shù)的設(shè)定通過S3C2410A設(shè)定。圖2顯示了系統(tǒng)硬件框圖。圖2  系統(tǒng)硬件框圖2.1程控抗混疊低通濾波器設(shè)計傳感器采集的的模擬信號中往往混有一些其它信號如噪聲信號，因此在A/D轉(zhuǎn)換之前對信號進行濾波是很有必要的，同時選擇合適的濾波器還可以起到抗混疊的功能。本系統(tǒng)設(shè)計采用MAX263低通濾波器，MAX263是有源開關(guān)

5、電容濾波器，其中心頻率，Q值和工作模式可通過引腳編程設(shè)置，其硬件連接電路如圖3.圖3  低通濾波電路選擇濾波器工作模式1，將M0，M1設(shè)置低電平，Q值設(shè)置為1，查表得NQ=64，則Q6Q0引腳值為100000。MAX263的引腳與S3C2410芯片直接相連以實現(xiàn)程控濾波器，F(xiàn)0F4分別連接GPB5GPB9。在ARM上即可控制對應(yīng)引腳實現(xiàn)對MAX263截止頻率的設(shè)定。2.2  A/D轉(zhuǎn)換電路A/D轉(zhuǎn)換器作用是把一個模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。風(fēng)電機組的狀態(tài)信號是一個連續(xù)的值。利用傳感器可以檢測到一個連續(xù)的電壓值，但在ARM和計算機上不能夠直接處理模擬信號數(shù)據(jù)。A/D轉(zhuǎn)換器就是把傳

6、感器檢測到的電壓模擬信號轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)可識別的數(shù)字信號的器件。根據(jù)系統(tǒng)的條件及精度的要求下，采用12位的A/D轉(zhuǎn)換器已經(jīng)能夠滿足本系統(tǒng)的要求。在經(jīng)過A/D的轉(zhuǎn)換后。就把連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)變成了不連續(xù)的離散的數(shù)值，以便于數(shù)據(jù)分析。A/D轉(zhuǎn)換芯片采用TI公司的TLC2543。TLC2543是12位開關(guān)電容逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其電路連接如圖4。圖4  TLC2543與S3C2410的連接圖數(shù)據(jù)采集時，首先向AD轉(zhuǎn)換器發(fā)送要采集的通道號，AD轉(zhuǎn)換器讀取對應(yīng)通道的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳遞給S3C2410A，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，其流程如圖5。熱門詞條AZ8222-2C-5DM AZ8222-2C-12DM AZ8222-2C-24DMS2S-12印刷線路板焊接式電源變壓