【文章內(nèi)容簡介】 業(yè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化測量，幾乎主要依靠各種傳感器來檢測 生產(chǎn)過程中的各種參量，使設(shè)備和系統(tǒng)正常運(yùn)行在最佳狀態(tài)，從而保證生產(chǎn)的高效率和高質(zhì)量。 方案一：采用熱電阻溫度傳感器。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?，F(xiàn)應(yīng)用較多的有鉑、銅、鎳等熱電阻。其主要的特點(diǎn)為精度高、測量范圍大、便于遠(yuǎn)距離測量。 鉑的物理、化學(xué)性能極穩(wěn)定，耐氧化能力強(qiáng)，易 提純，復(fù)制性好，工業(yè)性好，電阻率較高，因此，鉑電阻用于工業(yè)檢測中高精密測溫和溫度標(biāo)準(zhǔn)。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。按 IEC 標(biāo)準(zhǔn)測溫范圍 2 道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號(hào)多種多樣，有 LTM8877， LTM8874 等等。主要根據(jù)應(yīng)用場合的不同而改變其外觀。封裝后的 DS18B20 可用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機(jī)房測溫，農(nóng)業(yè)大棚測溫，潔凈室測溫，彈藥庫 00～ 650℃，百度電阻比 W（ 100） = 時(shí)， R0 為 100Ω和 10Ω，其允許的測量誤差 A 級(jí)為177。（ ℃ + |t|）， B級(jí)為177。（ ℃ + |t|）。 銅電阻的溫度系數(shù)比鉑電阻大，價(jià)格低，也易于提純和加工；但其電阻率小，在腐蝕性介質(zhì)中使用穩(wěn)定性差。在工業(yè)中用于 50～ 180℃測溫。 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。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。 技術(shù)性能： （ 1） 獨(dú)特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。 （ 2） 測溫范圍 － 55℃ ～ +125℃ ，固有測溫誤差 ℃ 。 （ 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(huì)使供電電源電壓過低，從而造成信號(hào)傳輸 的不穩(wěn)定。 （ 4） 工作電源 : 3~5V/DC （可以數(shù)據(jù)線寄生電源） 。 （ 5） 在使用中不需要任何外圍元件 。 （ 6） 測量結(jié)果以 9~12 位數(shù)字量方式串行傳送 。 （ 7） 不銹鋼保護(hù)管直徑 Φ6 。 （ 8） 適用于 DN15~25, DN40~DN250 各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測溫 。 （ 9） 標(biāo)準(zhǔn)安裝螺紋 M10X1, , G1/2” 任選 。 （ 10） PVC 電纜直接出線或德式球型接線盒出線 ,便于與其它電器設(shè)備連接。 該產(chǎn) 品適用于冷凍庫，糧倉，儲(chǔ)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 。 綜合比較方案一與方案二，方案二更為 適合于本設(shè)計(jì)系統(tǒng)對(duì)于溫度傳感器的選擇。 傳感器介紹 美國 Dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS1820 是世界上第一片支持 一線總線 接口的溫度傳感器，在其內(nèi)部使用了在板（ ONB0ARD）專利技術(shù)。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。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?，F(xiàn)在，新一代的DS18B20 體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活。使你可以充分發(fā)揮 “一線總線 ”的優(yōu)點(diǎn)。 DS18B20的外型及內(nèi)部結(jié)構(gòu) 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成： 64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。 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(hào)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）。 圖 24： DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 DS18B20工作原理 DS18B20 的讀寫時(shí)序和測溫原理與 DS1820 相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間由 2s 減為 750ms。 DS18B20 測溫原理如基于 ARM 的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10 圖 3 所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器 1。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(hào)作為計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在－ 55℃ 所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器 1 對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時(shí)，溫度寄存器的值將加 1，計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器 1 重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生 的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器 2 計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖 3 中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值。 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(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼。 64 位光刻 ROM 的排列是：開始 8 位（ 28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的 48 位是該 DS18B20 自身的序列號(hào)，最后 8 位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。光刻 ROM 的作用是使每一個(gè) DS18B20 都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè) DS18B20 的目的。 斜率累加器 預(yù)置 比較 低溫度系數(shù)晶振 計(jì)數(shù)器 1 預(yù)置 溫度寄存器 — 0 高溫度系數(shù)晶振 計(jì)數(shù)器 2 =0 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 （ 2） DS18B20 中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測量，以 12 位轉(zhuǎn)化為例：用 16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以 ℃ /LSB 形式表達(dá)，其中 S 為符號(hào)位。 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(chǔ)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(hào)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。 例如 +125℃ 的數(shù)字輸出為 07D0H， +℃ 的數(shù)字輸出為 0191H， ℃的數(shù)字輸出為 FF6FH， 55℃ 的數(shù)字輸出為 FC90H。 圖 27： DS18B20 溫度數(shù)據(jù)表 基于 ARM 的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12 （ 3） DS18B20 溫度傳感器的存儲(chǔ)器 DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存 RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的 EEPRAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 TH、 TL 和結(jié)構(gòu)寄存器。 圖 28： 配置寄存器結(jié)構(gòu) : 低五位一直都是 1， TM 是測試模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在測試模式。在 DS18B20 出廠時(shí)該位被設(shè)置為 0，用戶不要去改動(dòng)。 R1 和 R0 用來設(shè)置分辨率，如下表所示：（ DS18B20 出廠時(shí)被設(shè)置為 12 位） 圖 29： 溫度分辨率設(shè)置表 功能說明 您可以在 web 網(wǎng)頁上設(shè)置溫度的上下限的閾值，當(dāng)溫度不在這一范圍內(nèi)時(shí)，就會(huì)使蜂鳴器報(bào)警響鈴，如果高于上限報(bào)警器每隔 1 秒響一次，低于下限則報(bào)警器響 5 秒鐘，在區(qū)間內(nèi)不響。傳感器如果測量的值恢復(fù)正常的話，就會(huì)關(guān)閉蜂鳴器，不然會(huì)一直響鈴報(bào)警。 程序運(yùn)行后，溫度測量程序每隔十秒鐘測一次，每次測量都會(huì)把時(shí)間，溫度值存入數(shù)據(jù)庫中，遠(yuǎn)程控制監(jiān)測 cgi 頁面，每次刷新，都會(huì)把入庫的所有數(shù)據(jù)顯示在頁面上，你通過它可以清楚的看到每次的溫度記錄 。 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 。 使用 tar – zxvf 命令解壓，這時(shí)會(huì)生成 opt 文件夾。 進(jìn)入文件夾 opt/FriendlyARM/toolschain/會(huì)看到 文件夾 。 使用 su 命令進(jìn)入 root 用戶，使用命令 mkdir 在 /usr/local/目錄下創(chuàng)建 arm目錄 。 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。 打開 /etc/下的 bashrc 文件，在最后加上以下內(nèi)容 ： export PATH=$PATH:/usr/local/arm/。 重啟 linux 系統(tǒng)，此時(shí)交叉編譯器安裝完畢。 二、 安裝 sqlite3 數(shù)據(jù)庫 把 sqlite3 的安裝包 復(fù)制到 linux中去 。 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 。 三、 數(shù)據(jù)庫移植 我們用的是 ftp 下載，也可以使用其他的方式下載到板子上 ： 把剛安裝好的數(shù)據(jù)庫移植到開發(fā)板上，首先把串口線，網(wǎng)線等與開發(fā)板連接好，打開 SecureCRT 這個(gè)工具，打開串口，啟動(dòng)開發(fā)板 。 在 linux 系統(tǒng)中進(jìn)入 root 用戶使用命令 。 （ 1） service vsftpd restart 啟動(dòng) ftp。 （ 2） service iptables stop 關(guān)閉防火墻 。 （ 3） ifconfig 查看 PC 機(jī) linux 系統(tǒng)的 ip。 （ 4） cp /usr/local/sqlite3/bin/sqlite3 /var/ftp/這樣把 sqlite3 復(fù)制到 /var/ftp/目錄下去，等待向板子上下載 。 （ 5） cp /usr/local/sqlite3/lib/ /var/ftp/目錄下。 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） 。 4，使用命令 get sqlite3 下載 sqlite3,在使用命令 get 下載動(dòng)態(tài)庫。把 sqlite3 放在 /usr/bin/目錄下，把 放在板子上的 /usr/lib/目錄下 ,并在該目錄下執(zhí)行 ： ln – s ln – s 生 成 一 個(gè) 鏈 接 文 件 到現(xiàn)在板子上已經(jīng)有了 sqlite3 數(shù)據(jù)庫了，即移植數(shù)據(jù)庫完成了。 四、 驅(qū)動(dòng)的編譯及下載 把 程序復(fù)制到 Linux 中的一個(gè)文件夾下 /project/目錄下 。 新建一個(gè) Makefile 文件，用 vi打開，在里面寫上 obj:=。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 把 linux 內(nèi)核文件 復(fù)制到 armlinux 目錄下，解壓縮，進(jìn)入 目錄下，使用命令 ： cp config_mini6410_h43 .config 因?yàn)榘遄拥囊壕潦?h43 的，所以必須使用這一個(gè)文件。 在 文件目錄下，執(zhí)行 make zImage，如果沒有錯(cuò)誤，則可以進(jìn)行下一步，這時(shí)會(huì)在 ，此鏡像可以下載到開發(fā)板上運(yùn)行。 然后再執(zhí)行命令 ： make – C /home/dell/C 后邊的是內(nèi)核的路徑， M后邊是驅(qū)動(dòng)程序的路徑， modules 表示編譯成模塊（此編譯方法為內(nèi)核外編譯）。 這時(shí)會(huì)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。 五、 驅(qū)動(dòng)程序的加載及創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn) 把下載的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)程序生成的 .ko 文件： 和 文件下載到板子上的一個(gè)目錄下 /project/（推薦） 。 都放到一個(gè)目錄下，易于操作管理。 使用命令 in