嵌入式系统大作业

伊犁师范学院电信学院

嵌入式系统

大

作

业

题目：基于ARM的温度采集系统

班级：电信学院计科08-1班

学号：08080605209

姓名：布阿吉热.艾买尔

日期：2013-4-30

一、产品设计介绍

大四这一年学期学校安排了嵌入式系统及应用开发这一门心得课程，在老师的认真上课下，帮助下我们学到了好多新的知识，我们用了自己学的有关嵌入式系统的知识与参考别人的论文和网上的有些资料，并且老师的指导下成功的完成了这个大作业。我的大作业的题目是基于ARM的温度采集系统，用自己的简单语言来介绍一下本产品的设计，本产品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。做这个这个大作业的过程中遇到了好多问题在老师的指导下及自己的努力下解决了这些问题。最后我希望把这个产品应用到这个社会，为社会的快速发展付出自己的一份力量。

二、设计内容

2.1设计目的

每个人做一个事情，做一个产品都有一个目的，目标。我设计这个产品的主要目的主要是用自己学的的知识做出来一个有用的东西,虽然我做的这个产品的比较简单但他也有自己的好处用处，我的设计目标包括这些内容：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。了解所选择的ARM芯片各个引脚功能，工作方式，计数/定时，I/O口，中断等的相关原理，并巩固学习嵌入式的相关内容知识。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。

2.2设计意义

嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，且软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由以下几部分组成：嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统。嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的，它必须与具体应用相结合才会具有生命力、才更具有优势。因此嵌入式系统是与应用紧密结合的，它具有很强的专用性，必须结合实际系统需求进行合理的裁减利用。嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物，这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。嵌入式系统必须根据应用需求

对软硬件进行裁剪，满足应用系统的功能、可靠性、成本、体积等要求。所以，如果能建立相对通用的软硬件基础，然后在其上开发出适应各种需要的系统，是一个比较好的发展模式。目前的嵌入式系统的核心往往是一个只有几K到几十K微内核，需要根据实际的使用进行功能扩展或者裁减，但是由于微内核的存在，使得这种扩展能够非常顺利的进行。

数据采集(DAQ)，是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集非电量或者电量信号，送到上位机中进行分析，处理。数据采集系统是结合基于计算机或者其他专用测试平台的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。被采集数据是已被转换为电讯号的各种物理量，如温度、水位、风速、压力等，可以是模拟量，也可以是数字量。采集一般是采样方式，即隔一定时间（称采样周期）对同一点数据重复采集。采集的数据大多是瞬时值，也可是某段时间内的一个特征值。准确的数据量测是数据采集的基础。数据量测方法有接触式和非接触式，检测元件多种多样。不论哪种方法和元件，均以不影响被测对象状态和测量环境为前提，以保证数据的正确性。

传统的温度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，已经不能完全适应现代化工业的高速发展。随着嵌入式技术的迅猛发展，设计高速度、高效率、低成本、高可靠性、操作方便的温度采集系统成为当务之急。基于ARM的温度采集系统就成为了解决传统温度采集系统各种弊端的优先选择方案。

三、设计方案

3.1设计要求

1、查阅相关文献资料，熟悉所选ARM芯片及温度传感器

2、总体设计方案规划

3、系统硬件设计，熟悉AD转换原理及过程，温度传感器与ARM芯片的硬件接口实现及温度显示。

4、系统软件设计，包括温度的AD转换及显示的软件实现，用C语言编程

5、设计心得体会及总结

3.2方案论证

有许多客观需求促进了ARM处理器的设计改进。首先，便携式的嵌入式系统往往需要电池供电。为降低功耗，ARM处理器已被特殊设计成较小的核，从而延长了电池的使用时间。

高的代码密度是嵌入式系统的又一个重要需求。由于成本问题和物理尺寸的限制，嵌入式系统的存储器是很有限的。所以，高的代码密度对于那些只限于在板存储器的应用是非常有帮助的。另外，嵌入式系统通常都是价格敏感的，因此一般都使用速度不高、成本较低的存储器。ARM内核不是一个纯粹的RISC体系结构，这是为了使它能够更好的适应其主要应用领域－－嵌入式系统。在某种意义上，甚至可以认为ARM内核的成功，正是因为它没有在RISC 的概念上沉入太深。现在系统的关键并不在于单纯的处理器速度，而在于有效的系统性能和功耗。

在本系统的设计过程中，根据嵌入式系统的基本设计思想，系统采用了模块化的设计方法，并且根据系统的功能要求和技术指标，系统遵循自上而下、由大到小、由粗到细的设计思想，按照系统的功能层次，在设计中把硬件和软件分成若干功能模块分别设计和调试，然后全部连接起来统调。

四、硬件设计

4.1设计思路

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3-1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。并考虑到系统的可扩展性和延伸性，本系统采用主从CPU协同工作，实现了数据的实时采集、传输与显示，具有处理速度快、精度高、人机交互界面友好、稳定性高、扩展性好等优点。

4.2系统电路设计