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基于ARM的嵌入式多点温度监测系统的设计与实现

2020-12-07阅读(565)

基于ARM的嵌入式多点温度监测系统的设计与实现

论文摘要

温度是工业生产中的一个重要参数,对温度的检测几乎遍及各个领域。在国内外许多工、农业生产环节中（如钢铁、化工、食品加工以及粮仓储备等）,都要求对不同位置的环境温度作出实时监测。温度检测的不及时或者存在较大误差等都可能会造成巨大的经济损失。为了满足现代工、农业对温度监测和控制的要求,温度采集器必须朝着小型、高速和高稳定性的方向发展。而传统的温度采集系统一般是基于模拟的温度传感器,得到模拟信号处理后再经过A/D转换得到数字信号。一方面,模拟信号在处理和传输过程中极易受到干扰而影响温度采集的精度和稳定性;另一方面,高精度A/D转换器价格较高而影响系统的成本,使得整个温度采集系统的性价比降低。随着现代科学技术的飞速发展,特别是大规模集成电路设计技术的发展,微型化、集成化、数字化、智能化正成为温度传感器发展的一个重要方向。针对这种情况,研究和改进多点温度的监测具有现实的意义。本文提出了一种基于实时操作系统,采用高速ARM嵌入式微处理器和数字温度传感器（DS18820）的新型分布式高速温度采集及监测系统。本设计采用嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ及嵌入式图形用户界面ZLG/GUI作为软件平台,以低功耗、高可靠性的32位ARM微处理器LPC2292作为主控芯片,以抗干扰性强,价格便宜、接线简单、控制方便的数字温度传感器DS18820作为采集温度的工具,以斯凯科技公司的ARMSKY-LPC229X开发板作为硬件平台,通过设备间的串行通讯实现温度数据的传输。论文从嵌入式技术的相关理论研究入手,分析嵌入式系统的开发设计模式与软硬件平台的选型策略,着重论述温度采集的方案实现、基于μC/OS-Ⅱ的图形用户界面实现、下位机键盘设置操作的实现、使用VB编写上位机显示操作界面及数据接收、存储、动态曲线显示的实现。在开发总结中,对开发过程中存在的问题和该多点温度监测系统所具备的特点以及今后要完成的工作与方法做出探讨,并作一些技术上的思考。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 选题背景及意义
  • 1.1.1 温度测量的背景
  • 1.1.2 嵌入式系统技术背景
  • 1.1.3 选题的意义
  • 1.2 国内外应用现状及发展趋势
  • 1.3 论文研究内容和组织结构
  • 1.3.1 研究内容
  • 1.3.2 论文组织结构
  • 第二章 系统功能分析及总体方案设计
  • 2.1 系统分析
  • 2.1.1 系统功能需求分析
  • 2.1.2 实现难点
  • 2.2 系统硬件平台的选择
  • 2.3 嵌入式实时操作系统的选择
  • 2.3.1 使用嵌入式实时操作系统的必要性
  • 2.3.2 嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ的选择
  • 2.4 ARM开发工具的选择
  • 2.5 图形用户工具GUI的选择
  • 2.5.1 项目GUI需求
  • 2.5.2 几种典型的GUI
  • 2.5.3 GUI的比较选择
  • 2.6 系统软件设计方案
  • 2.6.1 软件总体方案
  • 2.6.2 系统任务划分
  • 2.6.3 系统功能流程
  • 2.6.4 程序结构流程
  • 2.7 本章小结
  • 第三章 嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ的移植
  • 3.1 μC/OS-Ⅱ文件体系及应用程序开发
  • 3.1.1 μC/OS-Ⅱ文件体系
  • 3.1.2 μC/OS-Ⅱ应用程序开发
  • 3.2 μC/OS-Ⅱ关键算法逻辑
  • 3.3 μC/OS-Ⅱ移植
  • 3.3.1 移植条件
  • 3.3.2 移植工作的内容
  • 3.4 本章小结
  • 第四章 下位机各功能模块的软硬件的设计与实现
  • 4.1 测温模块的设计
  • 4.1.1 单总线（1-Wire）的基本原理
  • 4.1.2 DS18B20简介及测温电路设计
  • 2C驱动程序的设计'>4.1.3 基于μC/OS-Ⅱ的I2C驱动程序的设计
  • 4.1.4 测温软件的实现
  • 4.2 键盘设置模块功能的实现
  • 4.3 液晶显示模块功能的实现
  • 4.3.1 液晶模块驱动程序的设计
  • 4.3.2 ZLG/GUI的移植
  • 4.3.3 液晶模块显示功能的实现
  • 4.4 报警功能模块的实现
  • 4.5 串口通信功能的实现
  • 4.5.1 串行通信协议设计
  • 4.5.2 基于μC/OS-Ⅱ的串口驱动程序的设计
  • 4.5.3 串口通信模块功能的实现
  • 4.6 本章小结
  • 第五章 上位机的软件设计与实现
  • 5.1 上位机的功能分析与模块划分
  • 5.1.1 Visual Basic的串口通信
  • 5.1.2 功能分析与模块划分
  • 5.2 实现数据库
  • 5.2.1 建立Access数据库
  • 5.2.2 连接数据库
  • 5.3 上位机各功能模块的实现
  • 5.3.1 主界面功能的实现
  • 5.3.2 串口设置窗体功能的实现
  • 5.3.3 采样方式设置窗体功能的实现
  • 5.3.4 分辨率设置窗体功能的实现
  • 5.3.5 报警设置窗体功能的实现
  • 5.3.6 操作窗体功能的实现
  • 5.3.7 动态曲线显示窗体功能的实现
  • 5.3.8 新建数据库窗体功能的实现
  • 5.3.9 历史数据库查看窗体功能的实现
  • 5.3.10 添加模块
  • 5.4 本章小结
  • 第六章 总结与展望
  • 6.1 工作的总结
  • 6.2 研究的展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录 攻读硕士期间参加的研究课题及发表的论文

    • 相关论文文献

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