PDF《箜！兰塑坐型堂唑型迦》

2005年 仪表技术与传感器

2005 箜!兰塑坐型堂唑型迦 塑旦:!兰 基于ARM的多功能温度监测系统的设计 李战明,丁磊,瞿华 (兰州理工大学电气工程与信息工程学院,甘肃兰州730050) 摘要:介绍了一种基于ARM的多功能温度监测系统,整个系统由测温单元、控制单元、显示及传送 单元组成.

测温单元采用单线数字温度传感器DSl8820一PAR,控制单元选用ARM微控制器LPC2119, 显示及传送单元通过现场显示、有线传输、无线发送3种方式实现了系统的多功能用途.该系统具有 实用性强、可靠性高、易于扩展等特点,可以满足不同场合的需求,具有广阔的应用前景. 关键词:ARM;

温度监控;

多功能 中图分类号:TP277 文献标识码:B 文章编号:1002―1841(2005)12一0025―02 Design of Multi・fun胡on Temperature Monitoring System Based Oil ARM LI Zhan-ming,DING Lei,QU Hua (College ofElectrical and Information Engineering,I.部]zhou University ofTechnology,I.柚Otl730050,China) Abstract:Introduced a kind of multi-function tempt啦lnlre monitoring system based on ARM.The whole system was made up of the unit for m朗哦|rillg temperature,the unit for controlling and the unit for displaying and位m朝血血唱.Temperature-measuring unit aaopted the 1一Wire digital temperature sensor DSl8820一PAR.Controlling unit chose the ARM-based microprocessor IPc2119.Unit for dis・ phying andⅡ龇啪i峨Mfilled this system's several functions by spot disphy,wired transmission and wireless transmission.This sys- tern was designed to meet the needs in different situations and has broad prospects for application for its utility,reliability and expamibili- ty. №Words:ARM;

Temperature Monitoring;

Multi-function

1 系统的结构框图 系统主要由测温器件、ARM微控制器及显示传送 单元组成,如图1所示.测温器件负责温度采集,并将 温度模拟量转换成ARM微控制器可以直接引入的数 字量信号.ARM微控制器是系统的核心部件,它控制 着整个系统的工作流程.首先,ARM微控制器向测温 器件发出信号,进行数据采集,接着由它对采集到的 数据进行处理,最后根据不同场合的需求,分别控制: (1)LCD模块实现现场显示;

(2)RS一232接口电路将 数据有线传输到上位机;

(3)无线模块把数据通过 GSM网络发送给手机. -' 测l' ARM 温'I 微控 器'l 件'I 制器 . L…墨毽猁箩…_J 图1系统结构框图 2系统功能的设计和实现 2.1温度采集部分 ARM微控制器I.PC2119具有46个GPIO口,内部 无上拉电阻,输入输出要进行设置后才能操作(设置 寄存器为IODIR).口线与其他功能复用,所以要进行 相关的连接配置(设置寄存器为P豇、iSEL).系统中以 收稿日期:2005―06―14 收修改稿日期12005―10―15 P0.5口作为单总线给DSl8820一PAR提供数据和电 能.ARM微控制器经过单总线接口访问DSl8820一PAR的工作流程为:对DSl8820一PAR进行初始化一 ROM操作命令一存储器操作命令一数据处理.ARM 微控制器对ROM操作完毕,即发出控制操作命令,使DSl8820一PAR完成温度测量并将测量结果存入暂存 器中,然后读出此结果. DSl8820一PAR有严格的通信协议来保证各位数 据传输的正确性和完整性.通信协议规定了复位脉 冲、应答脉冲、写O、写

1、读0和读1等几种信号的时 序,时间过大或过小都有可能导致DSl8820一PAR不 工作或者误操作.比较成熟的方案是将DSl8820一PAR运用于51系列单片机系统中,因为此类机器速度 相对较慢,各类指令的执行周期都有明确的规定,可 以通过增减空操作指令数目进行各类延时,以此来满 足DSl8820一PAR对时序的要求.而LPC2119的ARM7TDMI―S处理器使用流水线来增加处理器的指 令的速度,这样可使几个操作同时进行,并使处理和 存储器系统连续操作.在正常的操作过程中,在执行 一条指令的同时对下一条指令进行译码,并将第3条 指令从存储器中取出.因此,很难采取5l系列单片机 的方法,通过计算指令的延时来达到DSl8820一PAR 对时序的要求.为此,系统利用LPC2119内部的定时 器功能进行精确延时,将定时器所定时间作为一个基 数,进行循环叠加以产生所需的延时. 万方数据

26 Instnnnent Technique and Sensor Dec.2005 2.2数据传送部分 2.2.1现场显示 在系统中,以EDM 1190A作为现场显示器件,通过ARM微控制器LPC2119的P0.6和P0.7脚分别向 EDM l190A提供串行数据和串行时钟.EDM 1190A不 仅可完成4位数字的显示,还可以完成小数点、符号、 时间的显示.EDM 1190A段式液晶显示模块由LCD 液晶显示器、驱动电路、处理器接口电路构成.此外, EDM 1190A的输入接口信号可与CMOS和TIL电平兼 容,而且它的4个引脚都具有静电保护电路.所以, EDM l 190A特别适用于做便携式仪表. 2.2.2有线传输 现场显示可以为现场工作人员提供第一手的温 度信息,以便立即进行相应的调整.但有时需要将采 集的数据集中起来,传送到上位机进行处理、分析和 存储,以掌握一段时间内温度变化情况.LPC2119具有2个16C550工业标准UART串行接口,可以用来与 上位机通信.由于LPC2119的输人、输出是吼电平, 而PC机配置的是RS一232标准串行接口,两者的电 气规范不一致,因此,要完成LPE21 19与上位机的数据 通信,必须对I.PC2119输出的,IfIL电平进行电平转换. 系统中,使用MAX232芯片进行RS一232电平转换,通过L[)C2119的PO.0和P0.1的第二功能实现有线传 输.上位机则可以通过超级终端或VB、VC语言编写 的通信程序和界面来接收、存储数据. 2.2.3无线发送 .虽然现场显示和有线传输两种方式已经提供了 大量的数据和信息.但是,它们都受到了地域和空间 的限制.因此,为了满足相对恶劣的地理环境和移动 设备的温度采集需求,系统加入了通过GSM短消息传 送数据的无线方式.GSM网络经过多年的发展完善, 现在已经非常成熟,盲区少、信号稳定、自动漫游,并 且通讯距离不受周围环境影响.尤其是GSM短信息, 灵活方便,而且非常可靠、廉价. 系统使用JB35模块作为发送端,将信息直接发送 到接收方的手机上.JB35G模块可以随意发送所需的 中文短消息内容.把中文的文字转换成Unicode码, 然后把这个代码利用LPC2119的串口发送给JB35G, 就能发出特定内容.当用手机或者电话拔打JB35G 内部的手机卡号码,JB35G会发出振铃声,电话听筒内 也应听到回铃音,当听到两声回铃音后马上挂断,因 为这时通话双方都未进入通话状态,所以没有费用产 生.这时通过软件预先设置(JB35G在出厂时,内部的 设置是默认的,要想使JB35G的功能达到所希望的要 求,就必须对它的内部参数重新设置)JB35G,其中一 路的输出状态会翻转一次,当LPC2119检测到该路状 态发生翻转,就会立即把当时采集到的温度数值,打 包到短消息中发送出去,实现实时传输.当然,通过 修改软件程序也可以实现诸如:现场触发发送、定时 发送(每隔若干min或h)等方式.JB35G模块上有1 个RS一232串口和1个吼串口,使用非常方便.在 系统中,直接将LPC2119上的UARTl口与JB35G模块 的TTL串口相连.JB35G每发送一次短信息,最多只 能传输130个字节,约60个汉字的数据,因此,应用时 需要特别注意. 2.3系统硬件连接和软件流程 系统硬件连接图如图2所示,系统软件流程图如 图3所示. uwI P0.5 TxDO -qTIlN T10UTH RXD GND卜―r_ Vss RxD0 _1里!竺翌呈!型卜纠TxD%ND Vss 上占"+12V Philips 一宁LPC2119 +5V

2 ',DMll90A? vddL__j DnL_一P0.6 TxDI C JB35G CLKl P0.7 RxDI B Vss卜十 Vss Vss A 上L1图2系统硬件连接图 (开始) />N l璐18初始B20竺PAR Y DS ― l跳过ROM 子程序1 N/八 温度转化