基于嵌入式技術(shù)的溫度測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　1． 引言

　　嵌入式系統(tǒng)是能夠運(yùn)行操作系統(tǒng)的軟、硬件綜合體，且多數(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用軟件和操作系統(tǒng)是緊密結(jié)合在一起的。選配好RTOS（Real-Time Operating System）開發(fā)平臺(tái)，就能合理的實(shí)現(xiàn)多任務(wù)調(diào)度，系統(tǒng)資源利用。

　　嵌入式系統(tǒng)較一般單片機(jī)系統(tǒng)而言，軟件資源利用率較高，開發(fā)周期短；系統(tǒng)精度較高；實(shí)時(shí)性也更好。特別適合于數(shù)據(jù)處理量較大，有聯(lián)網(wǎng)、通信等要求的場合。

　　為了利用嵌入式系統(tǒng)構(gòu)造一個(gè)分布式多點(diǎn)溫度測控系統(tǒng)，本文做了一些前期的嘗試和開發(fā)工作。結(jié)合可編程單總線數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，用嵌入式系統(tǒng)構(gòu)造了一個(gè)具有溫度測量、相關(guān)數(shù)據(jù)處理以及與上位機(jī)通信等功能的現(xiàn)場溫度測量單元，上位機(jī)則主要完成系統(tǒng)監(jiān)控和人機(jī)交互等功能。

　　2． 系統(tǒng)組成及工作原理

　　溫度測量系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

　　本文中，下位機(jī)由嵌入式系統(tǒng)組成。根據(jù)實(shí)際需要，其核心采用了低端的LPC2104芯片。它包含一個(gè)支持仿真的ARM7TDMI-S CPU，128K 字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器和64K字節(jié)SRAM以及片內(nèi)總線。數(shù)字式溫度傳感器DS18B20連到LPC2104的一個(gè)GPIO管腳P0.8上。LPC2104通過該管腳發(fā)送命令和接收溫度值，并對讀到的溫度值進(jìn)行數(shù)字濾波、二―十進(jìn)制轉(zhuǎn)換等數(shù)據(jù)處理，還設(shè)置了溫度超限報(bào)警等功能。下位機(jī)還可與上位機(jī)實(shí)時(shí)通信，一方面接受上位機(jī)的各種指令，另一方面，將測得的溫度值傳送到上位機(jī)。

　　上位機(jī)為PC機(jī)，通過串口與下位機(jī)相連。一方面將設(shè)定的指令以及人工干預(yù)信號(hào)發(fā)送給下位機(jī)，另一方面，對從下位機(jī)接收到的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚⑵湟郧€的形式顯示出來。

　　DS18B20直接將測得的溫度值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出，其有效引腳只有三個(gè)：DQ（數(shù)據(jù)）、VDD（電源）和GND（地）。DS18B20是通過帶5K上拉電阻的DQ線來讀取和發(fā)送信息的，它可以不外接電源，也可在VDD端外接一個(gè)3v～5.5v電源。DS18B20片內(nèi)含有ROM和RAM，ROM中保存有一個(gè)獨(dú)立的序列號(hào)，因而可將多個(gè)DS18B20同時(shí)連在一條總線上工作。

　　對DS18B20的操作有：復(fù)位；對ROM的操作（若只用一個(gè)DS18B20，則可跳過ROM匹配）；對RAM的操作，即先發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令（0x44），使DS18B20將采集到的模擬量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量存到RAM中，再發(fā)送讀取存儲(chǔ)器命令（0xbe），使其將RAM中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)從DQ上按照一定的時(shí)序傳送出來。傳送時(shí)，先低位后高位，最后傳符號(hào)位。