基于嵌入式技術(shù)的溫度測量系統設計

　1． 引言

　　嵌入式系統是能夠運行操作系統的軟、硬件綜合體，且多數系統的應用軟件和操作系統是緊密結合在一起的。選配好RTOS（Real-Time Operating System）開(kāi)發(fā)平臺，就能合理的實(shí)現多任務(wù)調度，系統資源利用。

　　嵌入式系統較一般單片機系統而言，軟件資源利用率較高，開(kāi)發(fā)周期短；系統精度較高；實(shí)時(shí)性也更好。特別適合于數據處理量較大，有聯(lián)網(wǎng)、通信等要求的場(chǎng)合。

　　為了利用嵌入式系統構造一個(gè)分布式多點(diǎn)溫度測控系統，本文做了一些前期的嘗試和開(kāi)發(fā)工作。結合可編程單總線(xiàn)數字式溫度傳感器DS18B20，用嵌入式系統構造了一個(gè)具有溫度測量、相關(guān)數據處理以及與上位機通信等功能的現場(chǎng)溫度測量單元，上位機則主要完成系統監控和人機交互等功能。

　　2． 系統組成及工作原理

　　溫度測量系統總體結構如圖1所示。

　　圖1 系統總體結構圖

　　本文中，下位機由嵌入式系統組成。根據實(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FLASH存儲器和64K字節SRAM以及片內總線(xiàn)。數字式溫度傳感器DS18B20連到LPC2104的一個(gè)GPIO管腳P0.8上。LPC2104通過(guò)該管腳發(fā)送命令和接收溫度值，并對讀到的溫度值進(jìn)行數字濾波、二―十進(jìn)制轉換等數據處理，還設置了溫度超限報警等功能。下位機還可與上位機實(shí)時(shí)通信，一方面接受上位機的各種指令，另一方面，將測得的溫度值傳送到上位機。

　　上位機為PC機，通過(guò)串口與下位機相連。一方面將設定的指令以及人工干預信號發(fā)送給下位機，另一方面，對從下位機接收到的溫度數據進(jìn)行適當的處理，并將其以曲線(xiàn)的形式顯示出來(lái)。

　　DS18B20直接將測得的溫度值轉換成數字量輸出，其有效引腳只有三個(gè)：DQ（數據）、VDD（電源）和GND（地）。DS18B20是通過(guò)帶5K上拉電阻的DQ線(xiàn)來(lái)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片內含有ROM和RAM，ROM中保存有一個(gè)獨立的序列號，因而可將多個(gè)DS18B20同時(shí)連在一條總線(xiàn)上工作。

　　對DS18B20的操作有：復位；對ROM的操作（若只用一個(gè)DS18B20，則可跳過(guò)ROM匹配）；對RAM的操作，即先發(fā)送溫度轉換命令（0x44），使DS18B20將采集到的模擬量數據轉換為數字量存到RAM中，再發(fā)送讀取存儲器命令（0xbe），使其將RAM中存儲的數據從DQ上按照一定的時(shí)序傳送出來(lái)。傳送時(shí)，先低位后高位，最后傳符號位。