嵌入式系统 温度传感器

安徽工程大学

课程设计说明书

课程设计名称：嵌入式系统

课程设计题目：基于ARM的温度采集系统

指导教师：***

专业班级：计算机102

学生姓名：***

学号：**********

起止日期：2013.12.10-2013.12.25

成绩：

设计任务书

设计题目：基于ARM的温度采集系统

设计的主要内容：

设计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，实现智能化的温度数据采集、传输、处理与显示等功能，并讨论如何提高系统的速度、可靠性和可扩展性。

设计步骤和基本要求：

1.设计实验电路（要求利用实验仪的硬件资源）

2.分析实验原理

3.列出实验接线表

4.采用汇编语言编写实验程序

5.通过实验验证功能的实现

6.编写课程设计说明书

摘要

近年来，随着计算机技术、电子技术等技术的发展，如何对数据进行采集和处理

显得越发重要，数据采集的速度和精度是数据采集系统发展的两个主要方向。单片机、

ARM、DSP 等各种微处理器的广泛应用，为数据采集系统提供了一个有效的平台。对

信号进行高速和高精度的采集以及对采集数据处理的研究和设计是本课题的主要任务。

本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。

关键词：嵌入式系统 ARM S3C44B0 温度采集数据处理

一、绪论

1.1设计目的

（1）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。

（2）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。1.2设计背景

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。

二、设计方案

2.1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，用汇编语言编程（5）设计心得体会及总结

2.2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。

三、硬件设计

3.1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