【正文】 20xx年 06月 15日 基于 ARM 的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì) II 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 設(shè)計(jì)（論文）題目： 基于 ARM 的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 系部： 電子工程系 專業(yè)： 通信 工程 學(xué)號： 092027111 學(xué)生： 郝冬冬 指導(dǎo)教師（含職稱）： 焦冬莉（講師 ） 專業(yè)負(fù)責(zé)人： 焦冬莉 1． 設(shè)計(jì)（論文）的主要任務(wù)及目標(biāo) 隨著科技的發(fā)展，人類進(jìn)入了信息時(shí)代，人類對信息的獲取越來越多，但是信息時(shí)代的另外一個(gè)重要的特點(diǎn)是人們在生產(chǎn)生活中越來越多的依賴信息技術(shù)，從而達(dá)到節(jié)省時(shí)間，提高效率，節(jié)約經(jīng)費(fèi)的目的。 學(xué) 位 論 文 基于 ARM 的遠(yuǎn)程溫度 監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 作 者 姓 名： 郝冬冬 學(xué) 科 專 業(yè)： 通信工程 學(xué) 號： 092027111 指 導(dǎo) 教 師： 焦冬莉講師 完 成 日 期： 20xx69 太原工業(yè)學(xué)院 Taiyuan Institute of Technology太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 誠信申明 本人申明： 本人所提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）《基于 ARM 的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 》的所有材料是本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立研究、寫作、完成的成果，設(shè)計(jì)（論文）中所引用他人的無論以何種方式發(fā)布的文字、研究成果，均在設(shè)計(jì)（論文）中加以說明；有關(guān)教師、同學(xué)和其他人員對我的設(shè)計(jì)（論文）的寫作、修訂提出過并為我在設(shè)計(jì)（論文）中加以采納的意見、建議，均已在我的致謝辭中加以說明并深致謝意。目前，信息技術(shù)的一個(gè)重要應(yīng)用方向是遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測技術(shù)，溫度是最基本的環(huán)境參數(shù)，人們的生活與其息息相關(guān)，在工業(yè)生產(chǎn)過程中需要實(shí)時(shí)測量溫度，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也離不開溫度的測量，因此研究溫度測量方法和裝置具有重要的意義。監(jiān)測分站和監(jiān)測中心之間通過網(wǎng)絡(luò)方式傳遞數(shù)據(jù)，避免了工作人員到現(xiàn)場測量，大大提高了工作效率。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III 3． 主要參考及文獻(xiàn) [1]譚浩強(qiáng) .C程序設(shè)計(jì)（第三版） .北京：清華大學(xué)出版社， 20xx [2]宋寶華 .Linux 設(shè)備驅(qū)動開發(fā)詳解（第 2版） .北京：人民郵電出版社 ， 20xx [3]李曉林等 .單片機(jī)原理與接口技術(shù)（第 2版） .北京：電子工業(yè)出版社。將其直接接入網(wǎng)絡(luò)，用戶便可使用聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)訪問該系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對溫度隨時(shí)的監(jiān)控。嵌入式處理器一般具備以下 4 個(gè)特點(diǎn)： （ 1） 對實(shí)時(shí)多任務(wù)有很強(qiáng)的支持能力，能完成多任務(wù)并且有較短的中斷響應(yīng)時(shí)間，從而使內(nèi)部的代碼和實(shí)時(shí)內(nèi)核心的執(zhí)行時(shí)間減少到最低限度 。 （ 4） 嵌入式微處理器必須功耗很低，尤其是用于便攜式的無線及移動的計(jì)算和 通 信設(shè)備中靠電池供電的嵌入式系統(tǒng)更是如此，如需要功耗只有 mW甚至 181。因此，有必要從現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史，了解嵌入式系統(tǒng)的由來，從學(xué)科建設(shè)的角度來探討嵌入式系統(tǒng)較為準(zhǔn)確的定義。這一階段的操作系統(tǒng)具有一定的兼容性和擴(kuò)展性，但用戶界面不夠友好。目前大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)還孤立于 Inter 之外，但隨著 Inter 的發(fā)展以及 Inter 技術(shù)與信息家電、工業(yè)控制技術(shù)等結(jié)合日益密切，嵌入式設(shè)備與 Inter的結(jié)合將代表著嵌入式技術(shù)的真正未來。 嵌入式系統(tǒng)主要由嵌入式處理器、相關(guān)支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng)及上層應(yīng)用軟件系統(tǒng)等組成，它是集軟硬件于一體的可獨(dú)立工作的系統(tǒng)。 在軟件方面，要求代碼高質(zhì)量，高可靠性，要求程序編寫和編譯工具的質(zhì) 量要高，以減少程序二進(jìn)制代碼程度，提高執(zhí)行效率，節(jié)省寶貴的存儲空間。 嵌入式系統(tǒng)的兩種應(yīng)用模式 嵌入式系統(tǒng)的嵌入式應(yīng)用特點(diǎn)，決定了它的多學(xué)科交叉特點(diǎn)。 （ 1） 客觀存在的兩種應(yīng)用模式 嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)起源于微型機(jī)時(shí)代，但很快就進(jìn)入到獨(dú)立發(fā)展的單片機(jī)時(shí)代。 雖然在單片機(jī)時(shí)代，計(jì)算機(jī)專業(yè)淡出了嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域，但隨著后 PC時(shí)代的到來，網(wǎng)絡(luò)、通信技術(shù)得 以發(fā)展；同時(shí)，嵌入式系統(tǒng)軟、硬件技術(shù)有了很大的提升，為計(jì)算機(jī)專業(yè)人士介入嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開辟了廣闊天地。因此，客觀存在的兩種應(yīng)用模式會長期并存下去，在不同的領(lǐng)域中相互補(bǔ)充。因此，不少從事單片機(jī)應(yīng)用的人，不了解單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)的關(guān)系，在談到 “ 嵌入式系統(tǒng) ” 領(lǐng)域時(shí)，往往理解成計(jì)算機(jī)專業(yè)領(lǐng)域的，基于 32位嵌入式處理器，從事網(wǎng)絡(luò)、通信、多媒體等的應(yīng)用。 防潮、防霉、防腐、防爆是倉庫日常工作的重要內(nèi)容，是衡量倉庫管理質(zhì)量的重要指標(biāo)。這種人工測試方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低，且測試的溫度 誤差大，隨機(jī)性大。因此，基于 ARM 的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測具有許多顯著的優(yōu)太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 點(diǎn)，研究此智能傳感器的意義綜合起來如下： （ 1） 該傳感器在嵌入式系統(tǒng)中建立 WEB 服務(wù)器，用戶只要安裝有瀏覽器，便可通過 Inter 監(jiān)視遠(yuǎn)程傳感器的溫度，無需安裝其他支撐軟件，便于推廣到 Inter廣域網(wǎng)絡(luò)，在保證網(wǎng)絡(luò)的情況下可以實(shí)現(xiàn)全球范圍的實(shí)時(shí)監(jiān)控。 今天，以 Inter 為代表的的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展及相關(guān)技術(shù)的不斷進(jìn)步，突破了傳統(tǒng)通信方式的時(shí)空限制和地域障礙，使大范圍內(nèi)的通信更加便捷。 我這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)所做的基于 ARM 的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測便是迎合現(xiàn)在這種網(wǎng)絡(luò)化的需求，使用嵌入式系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)傳感器的網(wǎng)絡(luò)化控制，可用于各種家電設(shè)備中，方便人們能通過 網(wǎng)絡(luò)上遠(yuǎn)程的計(jì)算機(jī)隨時(shí)對傳感器進(jìn)行訪問。 （ 4） 闡述了軟件開發(fā)環(huán)境，對軟件開發(fā)中各模塊做了分析和敘述。下圖是本設(shè)計(jì)的框架圖： → 圖 21：框架圖 本設(shè)計(jì)的主要模塊有 18B20 驅(qū)動程序、蜂鳴器的驅(qū)動程序、應(yīng)用程序（含溫度采集、比較、入庫）、 WEB 頁面及 CGI 程序。對于測量系統(tǒng)而言，如何準(zhǔn)確獲得被測信號是其核心任務(wù)；而對監(jiān)測系統(tǒng)來講，對被監(jiān)測對象狀態(tài)的測試和對監(jiān)測 條件 的監(jiān)察也是不可缺少的環(huán)節(jié)。熱電阻是利用導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的特性制成的測溫元件。缺點(diǎn)是價(jià)格貴，溫度系數(shù)小，受到磁場影響大，在還原介質(zhì)中易被玷污變脆。（ ℃ + |t|）， B級為177。 方案二： DS18B20 數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場合，如管基于 ARM 的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8 測溫等各種非極限溫度場合。 （ 3） 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián) 8個(gè)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫，如果數(shù)量過多，會使供電電源電壓過低，從而造成信號傳輸 的不穩(wěn)定。 （ 7） 不銹鋼保護(hù)管直徑 Φ6 。 該產(chǎn) 品適用于冷凍庫，糧倉，儲罐，電訊機(jī)房，電力機(jī)房，電纜線槽等測 溫 控制領(lǐng)域 ； 軸瓦，缸體，紡機(jī)，空調(diào)，等狹小空間工業(yè)設(shè)備測溫和控制 ； 汽車空調(diào)、冰箱、冷柜、以及中低溫干燥箱等 ； 供熱 /制冷管道熱量計(jì)量，中央空調(diào)分戶熱能計(jì)量和工業(yè)領(lǐng)域測溫和控制 。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。 DS18B20 的外形及管腳排列如下圖 :： 圖 23： DS18B20 外型及引腳排列 DS18B20 引腳定義： （ 1） DQ 為數(shù)字信號輸入 /輸出端 ； （ 2） GND 為電源地； （ 3） VDD 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入。 LSB 置位 /清除 加 1 圖 25： DS18B20 測溫原理框圖 DS18B20 有 4 個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件： （ 1）光刻 ROM 中的 64 位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼。 圖 26： DS18B20 溫度值格式表 這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲在 18B20 的兩個(gè) 8 比特的 RAM 中，二進(jìn)制中的前面 5 位是符號位，如果測得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要將測到的數(shù)值乘于 即可得到實(shí)際溫度；如果 溫度小于 0，這 5 位為 1，測到的數(shù)值需要取反加 1 再乘于 即可得到實(shí)際溫度。在 DS18B20 出廠時(shí)該位被設(shè)置為 0，用戶不要去改動。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 3 開發(fā)流程 開發(fā)環(huán)境： （ 1） 本次開發(fā)環(huán)境為 fedora9 （ 2） 編譯器為 armlinuxgcc （ 3） 開發(fā)板為 arm116410 開發(fā)板 （ 4） 溫度傳感器為 DS18B20 工具安裝： 一、 安裝交叉編譯器 把 復(fù)制到 fedora9 中去 。 并使用 cp – rf 命令把 文件夾及內(nèi)的所有內(nèi)容復(fù)制到 /usr/local/arm/目錄下。 使用 tar – zxvf 命令解壓，生成 文件夾，進(jìn)入 root 用戶并進(jìn)入解壓出來的文件夾執(zhí)行命令 ./configure host=armlinux perfix=/usr/local/sqlite3 make 基于 ARM 的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14 make install 此時(shí)嵌入式版本的 sqllite3 數(shù)據(jù)庫安裝完畢了 。 （ 2） service iptables stop 關(guān)閉防火墻 。 在開發(fā)板上的終端創(chuàng)建目錄 /project/進(jìn)入并執(zhí)行 ： ftp +PC 機(jī)的 linux 的 ip 地址， 輸入 anonymous(表示匿名登錄 )回車， 再輸入回車（不需要密碼） 。 新建一個(gè) Makefile 文件，用 vi打開，在里面寫上 obj:=。 這時(shí)會生成 文件，并將其復(fù)制到 /var/ftp/目錄下，等待下載到板子上，用下載數(shù)據(jù)庫的辦法，下載 .ko 文件到開發(fā)板上。 使用同樣的辦法，創(chuàng)建蜂鳴器的設(shè)備文件節(jié)點(diǎn)。 把 網(wǎng)頁文件放在 //目錄下 。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 4 軟件設(shè)計(jì) DS18B20驅(qū)動程序 一 18b20 驅(qū)動程序分為幾個(gè)模塊函數(shù)， ? 寄存器的設(shè)置（輸入） void tmp_input(void ) ? 寄存器的設(shè)置（輸出） void tmp_output(void) ? IO 口的設(shè)置（高電平） void tmph(void) ? IO 口的設(shè)置（低電平） void tmpl(void) ? 向 18b20 寫一個(gè)位 void wrbt(uchar bite) ? 從 18b20 讀一個(gè)位 uchar rdbt(void) ? 向 18b20 寫一個(gè)字節(jié) void wrbyte(uchar k) ? 從 18b20 讀一個(gè)字節(jié) uchar rdbyte(void) ? 復(fù)位初始化 18b20 uchar reset(void) ? 打開設(shè)備節(jié)點(diǎn)（向用戶提供的） int DS18B20_open(struct inode *inode,struct file *file) ? 關(guān)閉設(shè)備節(jié)點(diǎn)（向用戶提供的） int DS18B20_release(struct inode *inode,struct file *file) ? 對 18b20 進(jìn)行 ROM 操作命令 static ssize_t DS18B20_read(struct file *filp,unsigned char __user *buf,size_t count,loff_t *ppos) 。 static void DS18B20_setup_cdev(struct cdev *dev,int minor,struct file_operations *fops) { int err,devno=MKDEV(major,minor)。 //把 dev 的 ops 設(shè)置成為 fops err=cdev_add(dev,devno,1)。 dev_t dev=MKDEV(major,0)。 //自動申請主設(shè)備號 major=MAJOR(dev)。 } DS18B20_setup_cdev(amp。 printk(The major of DS18B20 device is %d\n,major)。 unregister_chrdev_region(MKDEV(major