基于ARM的育肥棚温度监控系统设计

摘要：温度是育肥棚的重要参数之一，过高或过低的温度都会影响牛羊的健康和食量，从而影响牛羊的育肥速度；针对此问题，从特有的地理环境和育肥棚的具体要求出发，设计了温度监控的硬软件系统。硬件由S3C2410处理器、DS18B20温度传感器、TC35模块以及一些外围电路组成；软件用C实现了通过手机短信来完成报警功能。测试结果表明：系统运行稳定可靠，能满足育肥棚温度的监控要求。
关键词：温度监控；S3C2410；MBF200；DS18B20；TC35

青海省是青藏高原的重要组成部分，素有“中华水塔”和“动物王国”之称，是我国五大牧区之一，但由于近几年的鼠类肆虐、气温变暖、水土流失、草地沙化、江河源头水资源锐减和人口增加等原因使部分地区的牧民被追离乡谋生，出现“生态难民”现象。为了畜牧业的可持续发展，政府部门引导牧民建起了育肥棚圈养。但调研中发现，多数牧民居住在高寒地区，这里早晚温差很大，育肥棚中牛羊很易得病，过高过低的温度也影响着牛羊的食量，从而影响着牛羊的育肥速度；针对此问题设计了一个温度监控系统，此系统能够把温度监控在最适宜育肥的+10～+21℃之间，如温度低于+7℃或高于+27℃系统会自动地控制GSM模块向指定用户发送短信，实现报警功能。

1 系统硬件电路总体结构
该系统的硬件平台结构如图1所示。其中S3C2410为处理器芯片，DS18B20为数字温度传感器，系统运行时，处理器芯片将温度传感器采集的数据进行处理，将处理得到的数据在LCD屏上显示，并定时将采集结果写入Flash中，然后将采集到的温度值和预设值进行比较，检验其是否在其预设范围内。若超出预设范围，通过TC35 GSM通讯模块发出报警信息；由于处理芯片存储空间有限，不能满足操作系统和其他程序的运行，所以外接了SDRA存储器K4S561632C-TC75(两片16 Mx16 bit构成32 bit)和Nand Flash存储器K9K1G08U0A(两片64 M×16bit构成32 bit)；复位电路选用了MAX706；LCD选用了LB064V02；为了方便Linux内核移植、交叉编译、驱动和应用程序下载以及以后的二次开发和功能扩展还用JTAG和其他外围器件。

1．1 S3C2410处理器芯片
嵌入式系统硬件的核心部件是嵌入式处理器，本系统选用了三星公司推出的16／32位RISC处理器S3C2410，这是一款低价格、低功耗、高性能的处理器，它为了降低整个系统成本，S3C2410提供了很丰富的内部设备：分开的16 k指令Cache和16 k数据Cache、MMU虚拟存储器管理、LCD控制器、支持NAND Flash系统引导、片选逻辑和SDRAM控制器、8通道10位ADC和触摸屏接口、看门狗定时器、3通道UART、I2C控制器、USB控制器、中断控制器以及可编程I／O口等。
1．2 S3C2410与DS18B20芯片的接口电路
温度传感器在整个控制装置中占据着十分重要的地位，它所采样的值是ARM微处理器的主要处理数据，是实施控制的依据。所以保证采样的数据准确是进行良好控制的基础。本系统选用温度传感器时考虑到高原的恶劣环境和牧民的实际情况选用了价格便宜、硬件开销小、精度较高、有极强的抗干扰能力和纠错能力的DS18B20数字温度传感器。此传感器采用单总线专用技术，即一条线即可与处理器实现双向传递数字信号，无须经过其它变换电路；直接输出被测温度值(9～12位二进制数)，工作时每一步操作都遵循严格的工作时序和通信协议。被测温范围-55～+125℃，在-10～+85℃时精度为±0．5℃；此芯片内含64位经过激光修正的只读存储器ROM，用于存储唯一64位序列号，因此可以在一条总线上挂接多个DS18B20而不会出现混乱；内含暂存RAM，用于存放工作参数和测量值；具有非挥发的温度报警触发器TH和TL，用户可以分别设定各路温度的上、下限；工作电压范围在3．0～5．5 V。DS18B20与控制器的接口电路图如图2所示。