基于ARM的多路溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設計

引言

溫度是工業(yè)生產(chǎn)過程中的重要測控參數(shù)， 溫度監(jiān)控系統(tǒng)被廣泛應用于冶金、鋼鐵、石化、水泥、玻璃、醫(yī)藥等行業(yè)，對溫度的有效測量和控制具有重要的現(xiàn)實意義。目前市場上的溫度測控系統(tǒng)有以單片機或工控機為控制平臺的，以單片機為控制平臺，硬件方面資源和性能有限， 需要擴展的外圍電路較多， 設計復雜;以工控機為控制平臺，體積較大。若用ARM9 作為溫度測控系統(tǒng)的控制平臺則不僅速度快、性能高、功耗低、芯片集成度高，而且外圍接口豐富，還可移植嵌入式實時操作系統(tǒng)，簡化了LCD顯示、存儲、網(wǎng)絡通信等的設計開發(fā)。鑒于此種情況，本文設計了一種基于ARM9 和MAX6675 的多路溫度測控系統(tǒng)。該系統(tǒng)能實現(xiàn)24 回路的自動測溫和控溫。既可以四個回路為一頁，顯示每一回路的設定溫度值和實際溫度值， 又可由數(shù)字顯示切換為柱狀圖顯示。既可接入Internet 又能將歷史數(shù)據(jù)存入U 盤。并可利用Qt/Embedded 做GUI 圖形用戶界面，在液晶顯示器LCD 上顯示友好的圖形界面。

1 系統(tǒng)硬件設計

本文設計的溫度測控系統(tǒng)要求處理器具有很高的運行速度。ATMEL 公司的處理器AT91RM9200 是基于ARM920T 內(nèi)核的高性價比、低功耗、32 位的ARM 芯片。在時鐘頻率為180MHz 時，其運算速度可以達到200MIPS，是一款工業(yè)級芯片，可在工業(yè)環(huán)境下長期穩(wěn)定運行。

1.1 系統(tǒng)總體設計

系統(tǒng)總體設計框圖如下圖1 所示：

系統(tǒng)以AT91RM9200 作為控制系統(tǒng)的核心， 擴展了兩個32M 的SDRAM 和一個2M 的Flash.SDRAM 芯片選的是16 位數(shù)據(jù)寬度的HY57V281620， 用于設置程序堆棧和存放各種變量。Flash 芯片采用的是AT49BV1614，其數(shù)據(jù)寬度為16 位，用于存放啟動代碼。RS232 串口用于與PC 機通訊連接， 支持IEEE802.3 標準的DM9161 用于接入Internet.USB 接口可接U盤或USB 鼠標等。液晶顯示器可用來顯示系統(tǒng)運行的各種狀態(tài)， 由于AT91RM9200 處理器內(nèi)部沒有集成的LCD 控制器，因而需要配備專用的顯示控制器S1D13806，才能實現(xiàn)LCD 顯示。

鍵盤可以對系統(tǒng)進行各項參數(shù)設置和控制系統(tǒng)的運行。系統(tǒng)通過中斷方式實現(xiàn)四個功能按鍵，它們分別是：移位鍵、加一鍵、減一鍵和確定鍵。溫度采集單元實時采集24 個回路的溫度數(shù)據(jù)，送入CPU 進行運算處理后，控制執(zhí)行單元采用可控硅調(diào)功方式改變加熱器輸出功率。下面主要針對溫度采集單元和控制執(zhí)行單元及控制算法方面進行設計與分析。

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