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如何设计基于ARM的智能测温系统?

作者:时间:2018-08-01来源:网络收藏

引言

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201808/384918.htm

测温测量和控制在当今社会生活中扮演着至关重要的角色,国际国内市场现有的多种测温技术涵盖了安检、市 场、生活、消防、科研等诸多领域。温度的测量和控制在工 业生产中有广泛的应用,尤其在石油、化工、电力、冶金等 重要工业领域中,对温度的测量和监控是非常重要的一个环节。在传统的温度测量中,温度采集器通常采用模拟温 度传感器,模拟信号在传输的过程中容易受到干扰从而影响测量的准确度,模拟信号转化成数字信号,精度较高的A/D 转换器一般价格昂贵,对于传统存在的不足,结合国内外在温度监测上的研究现状,本文进行了新的设计。

本文系统基于物联网技术与嵌入式技术实现 远程无线可移动的视频监控系统,依托于FS_S5PC100开发 平台用三星公司先进的基于Cortex-A8 内核的 S5PC100处理 器和无线网卡WI-FI作为硬件载体,综合应用WLAN、嵌入 式Linux和JSP技术等技术,以程序软件的通用性和易用性为 方向,实现无线视频和系统控制以及环境信息采集。


图2 系统软件结构框图

1 系统总体设计

1.1 平台设计接口目标与功能

本文设计智能温度采集系统,需要具备温度采集、温 度数据的存储、温度数据的显示和网络通信功能。因此,平 台拟设计的接口如下:

电路板设计温度传感器采集接口1路,温度传感器采用 DS18B20一线制通信接口;由于平台需要对采集的数据存储 同时又需要存储本地操作系统代码,需要有稳定的存储方 案,因此平台设计NAND FLASH与SD卡结合的存储方案, 其中NAND FLASH主要用于存储本地代码,SD卡用于存储 采集数据;系统需要将采集的温度以及历史温度实时的显示


图3 S5PC100 DDR2 SDRAM电路原理图


图4 S5PC100 NandFlash电路原理

出来, 因此需要集成图形显示接口,系统中采用24bit TFT LCD接口电路;系统为满足远程对平台采集数据访问功能, 因此集成一路10M/100M 自适应以太网接口;为满足对温度 的监控需要,平台集成一路PWM蜂鸣器接口以及一路RS232 接口,RS232接口可连接GPRS模块。调试扩展接口:系统应集成1路RS232接口,用于使用控制终端对系统进行调试。课题设计平台可实现定时温度采集、显示 以及温度超限报警等功能,其主要工作流程如下:

1.平台能够以定间间隔对采集 温度传感器数据;

2.采集的温度数据按时间顺序保存在本地数据库中;

3 。 每次采集温度与设定温度上、下限进行比较,当温度超限后 可发出本地报警或远程报警信号,本地报警信号通过蜂鸣器报警音实 现 , 远程报警信号可以通过外接GPRS实现短信报警;

4 。 平台具备远程数据访问功能,可通过网络实现对本地数据库的访问。

1.2 平台的硬件电路各模块选型

根据平台的接口和功能需求,将系统按照功能划分进行模块化设计,其个功能模块的选型如下:

1.2.1 平台处理器单元

平台需要具备温度采集、大容 量数据存储、网络通信等功能。因 此,其处理器部分具备运行文件系 统以及网络协议簇的能力。课题提 出以微控制器为核心处理器的 解决方案,利用微控制器可搭 载操作系统和能够处理复杂协议族 的能力;降低了系统设计的风险, 提高平台计的可实施性与灵活性。

A R M 微 控 制 器 在 本 系 统 中 的 作用主要是,采集温度传感器温度 值,并实现存储以及转发功能。平台采用三星公司先进的 基于Cortex-A8 内核的 S5PC100处理器设计而成。S5PC100 处理器采用64位内部总线构架,包括强大的硬件加速器, 如:动态视频处理,显示控制和缩放。支持多种格式的硬件 编解码:MPEF-1/2/4、H263/H264、CV-1、DivX。其硬件加速功能支持实时的视频会议和模拟电视输出,支持NTSC 和PAL模式的HDMI。S5PC100内部集成了24BIT LCD接口、 TVout接口、Camera输入接口、4路串口、SD卡接口、SPI、100M网口、USB2.0-OTG接口,USB Host接口、矩阵按键扫 描接口、SPI通信、I2C通信接口等硬件资源,适用于有高性 能要求的嵌入式系统应用场合。


图6 DS18B20与接口原理图

在平台中需要NAND FALSH、SD卡、以太网等复杂接口的支持,S5PC100具备强大的片内接口,平台需要的外设 接口通过S5PC100搭载简单的外部电路即可实现,提高了系 统设计的集成度,因此S5PC100非常适用于本系统。

1.2.2 温度传感器

平台采用美国DALL A S公司生产的DS18B20可组网数 字温度传感器。其耐磨耐碰,体积小,使用方便,封装形 式多样,适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。

DS18B20具有一线通信接口,只需要单根口线即可实现微控 制器通信互联,极大地简化了外部温度传感器通信线路。 DS18B20具有宽泛的工作电压和温度测量范围,750毫秒内 完成温度测量,可在-10℃至+85℃范围达到±0.5℃的测量精 度。DS18B20在出厂时内部集成了唯一的序号, 可用于实现 DS18B20通过一总线进行组网。DS18B20简化的通信接口以 及便捷的组网方式可降低产品的设计成本,提高系统的灵活 性。目前,DS18B20已经被用于各种环控,设备温度监控测 量,以及各种温度测量系统中。

1.3 平台的硬件电路总体构成

平台硬件组成如图1所示。其中核心模块为S5PC100, DD2 SDRAM、NAND FLASH、TFT LCD、SD卡、RS232接 口均可通过S5PC100内部外设接口直接扩展,以太网接口通 过S5PC100的外部静态总线接口连接。

1.4 平台主要软件方案的选定


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关键词: ARM 智能测温 系统

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