基于ARM9的环温度检测系统模块的设计教程.docx

通信工程专业综合实训报告 学 院 电子学院 专 业 通信工程 班 级 学 籍 号 姓 名 周斌 指导教师 2014年11月04日专业综实训报告 PAGE  PAGE 8 佳木斯大学信息电子技术学院 基于ARM9的环温度检测系统模块的设计 摘要：温度是生产过程和科学实验中普遍且重要的物理参数。在工农业生产中，为了提高生产效率，必须对生产过程中的重要参数，如温度、湿度、流量、速度等进行有效地控制，温度是优质、高产、低耗和安全生产的重要条件。 关键词：ARM9，数据采集，PT100，热电偶 引言 温度、湿度等环境参数都是基本的物理量，几乎所有的科研和生产过程都和环境质量密切相关。环境参数的测量是现代测量技术中应用频率最高的技术之一。 时至今日，科技竞争不断升级，节能减排的呼声高涨，人们对环境质量越来越重视，尤其在某些特殊的领域，如何对生产、科研局部环境参数进行精确实时测量，成为日趋严峻的课题和任务。本课题就是针对以上实际出现的问题，提出相应可行的解决方案。 电路设计 硬件电路设计 综合考虑系统功能、成本等因素的基础上，我们选用H2410C开发板作为硬件平台，以S3C2410为处理器。S3C2410是一款基于ARN920T内核的16/32位RSIC嵌入式微处理器，其系统框图如下： 总线接口 32M*2SDRAM 电源LED 以太网接口 SD卡接口 64M NAND Flash S3C2410（ARM9 20T 内核） Flash UART通道 主从USB接口 主开关 CPLD编程接口 ADC接口 液晶屏接口 IIS接口 Recet控制 开发平台系统框图 该平台在尽可能小的电路板面积上集成了64M SDRAM、64M Nand Flash、2M Flash（可扩展为4M）、以太网、音频输入与输出、USB Slave、USB Host、标准串口、SD卡插座等设备接口，并且引出了CPU的大部分信号引脚。通过这个平台可对S3C2410进行系统级的硬件和软件设计，并且能够很方便地在该平台上进行相关的功能扩展以及进行所需产品的设计。 系统硬件框图 此外，系统的硬件结构还包括有采集模块的设计，系统的整体硬件结构如下 而数据采集模块是要完成各路模拟信号的采集、处理、A/D转换、数值运算、线性化处理以及数字信息的传送等任务，其硬件结构如下： PT100 A/D转换器 信号处理电路 K型热电偶偶 通信接 口 嵌入式主机 PN结 电压型传感器 CPU 电流型传感器 电脑 数据模块结构 数据采集模块是从模拟信号源中采集信号，并将之转化为数字信号送入数字处理器的过程。它作为整个系统信息获取、采集及传输的源头，占有极其重要的地位。系统功能的实现与否与该模块密切相关。而且系统的稳定性和精度水平主要决定于此。完成数据采集应具备下列基本部件：传感器、信号处理电路、A/D转换芯片的接口设计，还必须综合考虑传感器到CPU的全过程。 则温度检测电路如下： 温度检测电路 ①热电阻来测量温度，信号处理采用PT100。电路图如下： PT100信号处理电路 热电阻测量原理是根据材料的电阻值与温度的函数关系。因此，PT100传感器信号处理电路的首要任务就是要将PT100的电阻值转换为0～5V的电压值。常用的热电阻测量电路有很多，如电桥法、电位法、恒电流法等。随着电子技术的发展，恒电流的制作工艺不断提高，使得这种方法的应用前景越来越广，而且该方法可以很方便地将电阻值转换为电压值，在消除热电阻引线电阻误差方面，该方法易于实现，因此，模块设计选用恒流源法来测量PT100。 ②K型热电偶信号处理电路设计 K型热电偶信号处理电路 由热电偶的测量原理可知，热电偶本身输出的就是电势信号，因此信号处理电路只要将此信号放大即可。但是通常热电偶产生的电势很小，只有几毫伏。 如上图所示，有OP07构成两级反相放大电路，等一级放大倍数为5倍，第二级放大倍数为25倍。为了确保测量精度，电路选用了高精度器件，在可能混入噪声的地方加入了滤波电容。当然，误差是在所难免的，在软件编写过程中也进行了适当的补偿，以期系统能达到满意的性能要求 ③PN结信号处理电路 系统采用PN结来测量电偶端温度，对其进行冷段补偿。实际电路中采用硅三极管9013（将集电极和基极短接）的发射结来做PN结温度传感器。 图中电阻R用于限流，由于PN结有电导调制效应，故电阻R的阻值范围可以很大，在几千欧到几十