基于ARM嵌入式数据采集系统的设计

PAGEPAGE6专 业：电子信息科学与技术班 级： 0311411学 号学生姓名ARM一、设计内容设计目的1、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。2、了解所选择的ARM/等的相关原理，并巩固学习嵌入式的相关内容知识。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。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，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、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。行。(DAQ)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。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。ARM二、设计方案设计要求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3ADARM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5、设计心得体会及总结方案论证ARM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。由于成度对于那些只限于在板存储器的应用是非常有帮助的。度对于那些只限于在板存储器的应用是非常有帮助的。ARMRISCARM内RISC若干功能模块分别设计和调试，然后全部连接起来统调。友好、稳定性高、扩展性好等优点。友好、稳定性高、扩展性好等优点。ARM3-1所ARM现所需功能。电源部分电源电路温度采集模块LCD显示器多路温度传感器协控制器RS-232ARM处理器Flash ROM存储器SDRAM存储器ARM核心控制模块键盘3-1系统原理框图三、硬件设计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所核心控制模块＋温度采集模块”实CPU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、人机交互界面系统电路设计电源电路设计RAM。如图78097805+5VARMIN414878097805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，78097805图3-2 系统电源电路原理图3-2：I/OIN4004S3C44B0x2.5VARM内3.3VI/O口电压，故ARM3-2+9V6AS1117-5.0AS1117-3.3AS1117-2.55.0V3.3V2.5VRAMI/O是为了防止电源输入反接烧坏集成稳压块而设计的。温度采集电路设计AT89S52DS18B20DallasA/DCPUAT89S52P08RS-232RAM3-3。图3-3 温度采集电路原理图7PAGEPAGE10四、软件设计设计思路本系统软件设计是在CodeWarrior本系统软件设计是在CodeWarriorforADS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这两个模块来编写的。而又由于系统采用了S3C44BoxAT89S52CPU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4-1。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4-1。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YN处理数值数据获取相应显示数据处理数据显示图4-1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ARMARMUARTLCDLCD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。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。ARMARMARM变成可被LCD直接显示的正确温度值。程序清单温度处理与转换子程序如下：//StaticU16a-temp-now[8]={8*0}//88staticU16b-temp-now[8]={8*0};//8staticU8temp-convent-all[32]={32*0};////温度处理与转换子程序//voidtemp-change(void){U8negtive=0x00; //存放数的符号，若为正=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;//若温度为负值，进行相应处理temp=temp&0xfff8;break;//若温度为负值，进行相应处理if((temp&0xf80)！=0){temp=(~temp)+1；//转为正的原码negative=0xff；//}//根据精度消除无关数据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数组中//88if(negtive==0xff)//若为负值{*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)//若为负值if(negative==0xff)//若为负值{(*pt++)=0x80;}{(*pt++)=0x80;}elseelse{{(*pt++)=temp/1000%10+0x30;(*pt++)=temp/1000%10+0x30;}}(*pt++)=temp/100%1