基于ARM嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

PAGEPAGE6專 業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)班 級： 0311411學(xué) 號學(xué)生姓名ARM一、設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)目的1、注重培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識、獨(dú)立分析和解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(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ARM/等的相關(guān)原理，并鞏固學(xué)習(xí)嵌入式的相關(guān)內(nèi)容知識。3、通過軟硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)利用ARM芯片對周圍環(huán)境溫度信號的采集及顯示。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，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)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、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)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)的裁減利用。嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(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)新的知識集成系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)必術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)必須根據(jù)應(yīng)用需求對軟硬件進(jìn)行裁剪，滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能、可靠性、成本、須根據(jù)應(yīng)用需求對軟硬件進(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，如果能建立相對通用的軟硬件基礎(chǔ)，然后在其上開發(fā)體積等要求。所以，如果能建立相對通用的軟硬件基礎(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微內(nèi)核，需要根據(jù)實(shí)際的使用進(jìn)行功能核心往往是一個(gè)只有幾K到幾十K微內(nèi)核，需要根據(jù)實(shí)際的使用進(jìn)行功能擴(kuò)展或者裁減，但是由于微內(nèi)核的存在，使得這種擴(kuò)展能夠非常順利的進(jìn)擴(kuò)展或者裁減，但是由于微內(nèi)核的存在，使得這種擴(kuò)展能夠非常順利的進(jìn)行。行。(DAQ)中自動(dòng)采集非電量或者電量信號，送到上位機(jī)中進(jìn)行分析，處理。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)間內(nèi)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，均以不影響被測對象狀態(tài)和測量環(huán)境為前提，以保證數(shù)據(jù)的正確性。集。采集的數(shù)據(jù)大多是瞬時(shí)值，也可是某段時(shí)間內(nèi)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，均以不影響被測對象狀態(tài)和測量環(huán)境為前提，以保證數(shù)據(jù)的正確性。ARM二、設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)要求1、查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，熟悉所選ARM芯片及溫度傳感器2、總體設(shè)計(jì)方案規(guī)劃3ADARM實(shí)現(xiàn)及溫度顯示。4、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，包括溫度的AD轉(zhuǎn)換及顯示的軟件實(shí)現(xiàn)，用C語言編程5、設(shè)計(jì)心得體會(huì)及總結(jié)5、設(shè)計(jì)心得體會(huì)及總結(jié)方案論證ARM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。由于成度對于那些只限于在板存儲(chǔ)器的應(yīng)用是非常有幫助的。度對于那些只限于在板存儲(chǔ)器的應(yīng)用是非常有幫助的。ARMRISCARM內(nèi)RISC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)。友好、穩(wěn)定性高、擴(kuò)展性好等優(yōu)點(diǎn)。友好、穩(wěn)定性高、擴(kuò)展性好等優(yōu)點(diǎn)。ARM3-1所ARM現(xiàn)所需功能。電源部分電源電路溫度采集模塊LCD顯示器多路溫度傳感器協(xié)控制器RS-232ARM處理器Flash ROM存儲(chǔ)器SDRAM存儲(chǔ)器ARM核心控制模塊鍵盤3-1系統(tǒng)原理框圖三、硬件設(shè)計(jì)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所核心控制模塊＋溫度采集模塊”實(shí)CPU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)交互界面系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)電源電路設(shè)計(jì)RAM。如圖78097805+5VARMIN414878097805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，78097805圖3-2 系統(tǒng)電源電路原理圖3-2：I/OIN4004S3C44B0x2.5VARM內(nèi)3.3VI/O口電壓，故ARM3-2+9V6AS1117-5.0AS1117-3.3AS1117-2.55.0V3.3V2.5VRAMI/O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。溫度采集電路設(shè)計(jì)AT89S52DS18B20DallasA/DCPUAT89S52P08RS-232RAM3-3。圖3-3 溫度采集電路原理圖7PAGEPAGE10四、軟件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思路本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)是在CodeWarrior本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)是在CodeWarriorforADS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這兩個(gè)模塊來編寫的。而又由于系統(tǒng)采用了S3C44BoxAT89S52CPU軟件的編寫需要對這兩個(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。軟件的編寫需要對這兩個(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顯示初始化鍵盤初始化掃描鍵盤有鍵按下YN處理數(shù)值數(shù)據(jù)獲取相應(yīng)顯示數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)顯示圖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內(nèi)部的初始化，以由該流程圖可看出，剛上電時(shí)，S3C44B0x要先進(jìn)行ARM內(nèi)部的初始化，以ARMARMUARTLCDLCD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)。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)。ARMARMARM變成可被LCD直接顯示的正確溫度值。程序清單溫度處理與轉(zhuǎn)換子程序如下：//StaticU16a-temp-now[8]={8*0}//88staticU16b-temp-now[8]={8*0};//8staticU8temp-convent-all[32]={32*0};////溫度處理與轉(zhuǎn)換子程序//voidtemp-change(void){U8negtive=0x00; //存放數(shù)的符號，若為正=0；U8j=0;U8*pt=temp-convent-all;U16*p1=a-temp-now;U16*p3=b-temp-now;U16temp=0;for(j=0;j<8;j++){negative=0x00;temp=*p1;temp=temp&0xfff8;break;//若溫度為負(fù)值，進(jìn)行相應(yīng)處理temp=temp&0xfff8;break;//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；//}//根據(jù)精度消除無關(guān)數(shù)據(jù)switch(a-temp-prec){case0x1f://93{}}case0x3f:case0x3f://102{temp=temp&0xfffc;break;temp=temp&0xfffc;break;}}case0x5f:case0x5f://111{temp=temp&0xfffe;break;temp=temp&0xfffe;break;}}case0x7f:case0x7f://12{break;break;}}}}//10temp=(U16)((float)(temp)*0.625);//b-temp-now數(shù)組中//88if(negtive==0xff)//若為負(fù)值{*p3=((temp/10)<<8)|(temp%10)|0x8000;*p3=((temp/10)<<8)|(temp%10)|0x8000;}}11*p3=((temp/10)<<8)|(temp%10)&0x7fff;else*p3=((temp/10)<<8)|(temp%10)&0x7fff;else{}}if(negative==0xff)//若為負(fù)值if(negative==0xff)//若為負(fù)值{(*pt++)=0x80;}{(*pt++)=0x80;}elseelse{{(*pt++)=temp/1000%10+0x30;(*pt++)=temp/1000%10+0x30;}}(*pt++)=temp/100%1