实时温度报警器的设计

电子科学与技术专业

课程设计报告

课程名称：嵌入式系统原理及应用课程设计题目：实时温度报警器的设计姓名：

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一、引言

近年来随着科技的飞速发展，嵌入式的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的嵌入式应用系统中，嵌入式往往作为一个核心部件来使用，仅嵌入式方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。温度是一种最基本的环境参数，人们生活与环境温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在工业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和控制具有重要的意义。本设计是基于嵌入式技术作为主处理器的温度采集系统，利用S3C44B0x ARM微处理器作为主控CPU，辅以单独的数据采集模块采集数据，实现了智能化的温度数据采集、传输、处理与显示等功能，并讨论了如何提高系统的速度、可靠性和可扩展性。并解决了传统的数据采集系统由于存在响应慢、精度低、可靠性差、效率低、操作繁琐等弊端，能够完全适应现代化工业的高速发展。

二、课程设计目的：

1、加深课本知识的理解，宽自己的知识面，更好的掌握的就业知识。

2、注重培养综合运用所学知识、独立分析和解决实际问题的能力，培养创新意识和创新能力，并获得科学研究的基础训练。通过自己解决实际问题，能体会到其中的快乐和优越感，培养学习的兴趣。

3、通过软硬件设计实现利用ARM芯片对周围环境温度信号的采集及显示。

三、设计内容：

硬件设计：

本设计的基于ARM 的嵌入式数据采集和显示装置的原理框图如图所示。由图可见，本系统采用“电源部分＋ARM 核心控制模块＋温度采集模块”实现所需功能。

电源电路设计

本系统的电源电路由两部分组成：系统总电源电路和RAM核心模块电源电路。如图：+12V恒定直流电源经电容滤波，分别进入7809和7805稳压，得到+9V和+5V的稳定电压输出后分别供给ARM核心

控制模块和其余电路部分使用。图中IN4148是为了防止输出端并接高于本稳压模块的输出电压而烧坏7809和7805而特别设计，达到了可靠性电源设计目的。另外，由于系统正常工作电流较大，因此使用时均应在7809和7805上加散热片散热。由图可见，系统采用双电源供电，提供了系统正常工作所需的电源电压。另外，由于考虑到便携目的，本系统采用+12V铅蓄电池提供系统所需的恒定直流电源。

系统电源电路原理图

温度采集电路设计

温度采集模块电路采用AT89S52单片机作为模块的协控制器。对于温度传感器的选用DS18B20，因为DS18B20是Dallas公司最新单总线数字温度传感器，该传感器集温度变换、A/D转换于同一芯片，输出直接为数字信号，大大提高了电路的效率。由于现场温度直接以“一

线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性，且提高了CPU 的效率。AT89S52单片机的P0 口与8路温度传感器相连，用于采集温度数据；另外，模块提供RS-232串行口与RAM核心控制模块通信，达到数据传输的目的。温度采集模块电路原理图如下图。

温度采集电路原理图

软件设计：

本系统软件设计是在CodeWarrior for ADS开发环境下完成的。本温度数据采集与显示装置的主体由S3C44B0x核心控制模块和温度数据采集模块构成，所以系统软件也是围绕这两个模块来编写的。而又由于系统采用了S3C44Box和AT89S52两个CPU协同工作，所以软件的编写需要对这两个CPU分别编写，以实现所要求的功能。程序流程图如图

程序流程图

由该流程图可看出，刚上电时，S3C44B0x 要先进行ARM 内部的初始化，以使ARM 进入相应的状态和模式；然后初始化硬件装置，以使硬件系统可以正常支持温度数据采集；接着通信初始化，以确定温度采集模块与ARM 核心控制模块连接正常，并通过UART 复位温度数据采集模块，确保其进入正常温度数据采集状态；然后初始化LCD 显示和键盘，在LCD 上显示相应的菜单列表，供用户通过键盘选择操作；至此，系统初始化完成，并进入正常主程序循环状态。 开始

ARM 初始化

硬件装置初始化

通信初始化

LED 显示初始化

键盘初始化

扫描键盘

有键按下

处理数值

相应显示

数据获取 数据处理

数据显示 Y

N

在正常主程序循环状态中，首先扫描键盘，以快速的响应用户的按键操作；若没有键值按下，则ARM立即进行数据的采集、处理与显示，以实现实时数据采集与显示等功能。

其主程序包括温度采集程序、ARM获取温度子程序、温度处理和转换子程序。当ARM 处理器接收到正确的温度数据后，立即进行相应的温度数据处理与转换，变成可被LCD直接显示的正确温度值。