基于A(yíng)RM的育肥棚溫度監控系統設計

摘要：溫度是育肥棚的重要參數之一，過(guò)高或過(guò)低的溫度都會(huì )影響牛羊的健康和食量，從而影響牛羊的育肥速度；針對此問(wèn)題，從特有的地理環(huán)境和育肥棚的具體要求出發(fā)，設計了溫度監控的硬軟件系統。硬件由S3C2410處理器、DS18B20溫度傳感器、TC35模塊以及一些外圍電路組成；軟件用C實(shí)現了通過(guò)手機短信來(lái)完成報警功能。測試結果表明：系統運行穩定可靠，能滿(mǎn)足育肥棚溫度的監控要求。
關(guān)鍵詞：溫度監控；S3C2410；MBF200；DS18B20；TC35

青海省是青藏高原的重要組成部分，素有“中華水塔”和“動(dòng)物王國”之稱(chēng)，是我國五大牧區之一，但由于近幾年的鼠類(lèi)肆虐、氣溫變暖、水土流失、草地沙化、江河源頭水資源銳減和人口增加等原因使部分地區的牧民被追離鄉謀生，出現“生態(tài)難民”現象。為了畜牧業(yè)的可持續發(fā)展，政府部門(mén)引導牧民建起了育肥棚圈養。但調研中發(fā)現，多數牧民居住在高寒地區，這里早晚溫差很大，育肥棚中牛羊很易得病，過(guò)高過(guò)低的溫度也影響著(zhù)牛羊的食量，從而影響著(zhù)牛羊的育肥速度；針對此問(wèn)題設計了一個(gè)溫度監控系統，此系統能夠把溫度監控在最適宜育肥的+10～+21℃之間，如溫度低于+7℃或高于+27℃系統會(huì )自動(dòng)地控制GSM模塊向指定用戶(hù)發(fā)送短信，實(shí)現報警功能。

1 系統硬件電路總體結構
該系統的硬件平臺結構如圖1所示。其中S3C2410為處理器芯片，DS18B20為數字溫度傳感器，系統運行時(shí)，處理器芯片將溫度傳感器采集的數據進(jìn)行處理，將處理得到的數據在LCD屏上顯示，并定時(shí)將采集結果寫(xiě)入Flash中，然后將采集到的溫度值和預設值進(jìn)行比較，檢驗其是否在其預設范圍內。若超出預設范圍，通過(guò)TC35 GSM通訊模塊發(fā)出報警信息；由于處理芯片存儲空間有限，不能滿(mǎn)足操作系統和其他程序的運行，所以外接了SDRA存儲器K4S561632C-TC75(兩片16 Mx16 bit構成32 bit)和Nand Flash存儲器K9K1G08U0A(兩片64 M×16bit構成32 bit)；復位電路選用了MAX706；LCD選用了LB064V02；為了方便Linux內核移植、交叉編譯、驅動(dòng)和應用程序下載以及以后的二次開(kāi)發(fā)和功能擴展還用JTAG和其他外圍器件。

1．1 S3C2410處理器芯片
嵌入式系統硬件的核心部件是嵌入式處理器，本系統選用了三星公司推出的16／32位RISC處理器S3C2410，這是一款低價(jià)格、低功耗、高性能的處理器，它為了降低整個(gè)系統成本，S3C2410提供了很豐富的內部設備：分開(kāi)的16 k指令Cache和16 k數據Cache、MMU虛擬存儲器管理、LCD控制器、支持NAND Flash系統引導、片選邏輯和SDRAM控制器、8通道10位ADC和觸摸屏接口、看門(mén)狗定時(shí)器、3通道UART、I2C控制器、USB控制器、中斷控制器以及可編程I／O口等。
1．2 S3C2410與DS18B20芯片的接口電路
溫度傳感器在整個(gè)控制裝置中占據著(zhù)十分重要的地位，它所采樣的值是ARM微處理器的主要處理數據，是實(shí)施控制的依據。所以保證采樣的數據準確是進(jìn)行良好控制的基礎。本系統選用溫度傳感器時(shí)考慮到高原的惡劣環(huán)境和牧民的實(shí)際情況選用了價(jià)格便宜、硬件開(kāi)銷(xiāo)小、精度較高、有極強的抗干擾能力和糾錯能力的DS18B20數字溫度傳感器。此傳感器采用單總線(xiàn)專(zhuān)用技術(shù)，即一條線(xiàn)即可與處理器實(shí)現雙向傳遞數字信號，無(wú)須經(jīng)過(guò)其它變換電路；直接輸出被測溫度值(9～12位二進(jìn)制數)，工作時(shí)每一步操作都遵循嚴格的工作時(shí)序和通信協(xié)議。被測溫范圍-55～+125℃，在-10～+85℃時(shí)精度為±0．5℃；此芯片內含64位經(jīng)過(guò)激光修正的只讀存儲器ROM，用于存儲唯一64位序列號，因此可以在一條總線(xiàn)上掛接多個(gè)DS18B20而不會(huì )出現混亂；內含暫存RAM，用于存放工作參數和測量值；具有非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL，用戶(hù)可以分別設定各路溫度的上、下限；工作電壓范圍在3．0～5．5 V。DS18B20與控制器的接口電路圖如圖2所示。