基于ARM的油田單井油罐太陽能加溫控制器的設(shè)計

2.3 液晶屏接口電路的設(shè)計
S3C2410A自帶 1個LCD控制器，支持STN和TFT帶有觸摸屏的液晶顯示屏，本設(shè)計采用3.5英寸的TFT液晶屏。S3C2410A自帶觸摸接口電路，包括4個控制信號線(nYPON，YMON，nXPON，XMON)和模擬輸入引腳AIN[7]、AIN[5]，分別控制X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。
2.4 溫度采集卡的設(shè)計
自行設(shè)計的溫度采集卡實現(xiàn)了多路信號的采集、預(yù)處理及傳送功能。系統(tǒng)的采集點為10路熱敏電阻，熱電阻采用RTC公司的負(fù)阻溫度傳感器，實現(xiàn)10路溫度的循環(huán)采集。在電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計上，采用惠更斯電橋進(jìn)行傳感器電壓信號的采集。為了提高測量精度，為電橋提供電壓的芯片選用TI公司的精密電壓源芯片REF102，其輸出參考電壓為10 V，電壓的波動為±2.5 mV，輸出精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于常用的10 V線性穩(wěn)壓模塊，輸出電流為10 mA，滿足輸出功率的要求，溫漂系數(shù)為2.5 ppm/℃，有效地減少了由于環(huán)境溫度變化而引起的測量誤差。溫度電橋電路采用ADI公司提供的儀器放大器AD620。采用該放大器，一方面由于其具有高輸入阻抗，實現(xiàn)了采集電路和控制電路的阻抗隔離，提高了測量精度；另一方面其集成化的特點也減少了由于采用過多的外圍器件而帶給系統(tǒng)的測量誤差，這里包括電阻的白噪聲影響和器件的溫漂影響。經(jīng)過運算放大器以后，其輸出電壓的變化范圍為0 V～3.3 V，滿足ARM AD模塊對輸入電壓的要求(0 V～3.3 V)，并且電壓的大小也在AD620的線性工作區(qū)范圍內(nèi)。由于采集節(jié)點為10路(RT1-RT10)，而ARM自帶8路10 bit ADC，其中AIN5、AIN7要用作觸摸屏的輸入，因此本系統(tǒng)設(shè)計采用TI公司提供的16路模擬開關(guān)MPC506進(jìn)行循環(huán)采樣。其模擬信號輸入電壓的范圍是±15 V，功率耗散為7.5 mW，滿足系統(tǒng)的設(shè)計要求。采集卡一路信號采集的電路圖如圖4所示。

3 軟件設(shè)計
3.1 操作系統(tǒng)的移植
油田單井油罐太陽能加溫控制器的觸摸屏采用3.5英寸的TFT液晶屏，將WINCE操作系統(tǒng)移植到ARM處理器，基于WINCE開發(fā)用戶界面，從而實現(xiàn)人機(jī)交互式控制與顯示。信號處理平臺采用ARM9核心的S3C2410處理器，因此，可以通過克隆SMDK2410的BSP來完成大部分的OAL層的移植工作。此外，還需要移植顯示驅(qū)動程序、觸摸屏驅(qū)動程序、GPIO驅(qū)動程序以及A/D采集驅(qū)動程序。在WINCE中，顯示驅(qū)動程序、觸摸屏驅(qū)動程序?qū)儆诜謱域?qū)動程序。移植相關(guān)示例驅(qū)動程序的代碼時，只需要對PDD層的代碼進(jìn)行修改。A/D采集驅(qū)動程序和GPIO驅(qū)動程序采用標(biāo)準(zhǔn)流接口驅(qū)動的方式實現(xiàn)，即實現(xiàn)ADC_Init、ADC_Deinit、ADC_Open、ADC_Close、ADC_Read、ADC_Write、ADC_Seek、ADC_IOControl、ADC_Power-
Up、ADC_PowerDown這幾個流接口函數(shù)。
3.2 應(yīng)用程序的開發(fā)
在WinCE下，應(yīng)用程序開發(fā)是針對驅(qū)動和內(nèi)核而言的。在WinCE下開發(fā)應(yīng)用程序大致可分為3個步驟：(1)安裝合適的SDK；(2)編寫代碼和調(diào)試；(3)發(fā)布應(yīng)用程序。本設(shè)計選擇采用Visual Studio 2008開發(fā)工具，應(yīng)用程序采用MFC編程接口，用基于對話框的模型來開發(fā)。
因為基于ARM的油田單井油罐太陽能加溫控制器需要對10路熱敏電阻進(jìn)行實時循環(huán)的采集，同時還需要通過觸摸屏設(shè)置系統(tǒng)的工作參數(shù)，顯示系統(tǒng)故障、事故報警、系統(tǒng)運行狀態(tài)等信息；ARM控制器根據(jù)采集到的溫度值和設(shè)置的工作參數(shù)對執(zhí)行機(jī)構(gòu)做出判斷。因此，應(yīng)用程序中使用了多線程方式來保證程序的實時、高效運行。在窗體主線程中建立了3個子線程：ADC采集子線程、觸摸屏設(shè)置顯示子線程和系統(tǒng)控制子線程。系統(tǒng)控制程序流程如圖5所示。