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基于arm的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)-文庫(kù)吧資料

2025-07-04 00:56本頁(yè)面
  

【正文】 據(jù)寫(xiě)入發(fā)送寄存器),調(diào)用發(fā)送子函數(shù)將數(shù)據(jù)發(fā)送出去,最后設(shè)置為接收狀態(tài)。
Write_String(Tab4)。
Set_Position(3,0)。
Set_Position(2,0)。
Write_String(Tab5)。
Write_String(Tab1)。void Delay1mS(unsigned int tt) bit CheckBusy()void Wait()uchar Read_Data()uchar Write_Data(uchar dat)uchar Write_Command(uchar dat)uchar Write_String(uchar *p) void LCD_Init()void Set_Position(uchar x, uchar y)void display()
{
do{LCD_Init()。uchar code Tab2[]={t}。濕度:}。}。uchar code Tab1[]={溫度:}。 sbit CS1=P3^3。 sbit E = P3^2。其指令表如表45所示:表45 12864指令表指令名稱(chēng)控制信號(hào)控制代碼R/WRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0顯示開(kāi)關(guān)0000111111/0顯示起始行設(shè)置0011XXXXXX頁(yè)設(shè)置0010111XXX列地址設(shè)置0001XXXXXX讀狀態(tài)10BUSY0ON/OFFRST0000寫(xiě)數(shù)據(jù)01寫(xiě)數(shù)據(jù)讀數(shù)據(jù)11讀數(shù)據(jù)DM12864M顯示流程圖如圖45所示:圖45 顯示程序流程圖顯示程序主要函數(shù)及定義如下:include include define uchar unsigned charsbit RS = P2^0。此模塊的DDRAM共64行,屏幕可以循環(huán)滾動(dòng)顯示64行。另外,此計(jì)數(shù)器也可以用于指令DISPLAY START LINE預(yù)置。7)Z地址計(jì)數(shù)器:一個(gè)6位計(jì)數(shù)器,具備循環(huán)記數(shù)功能,主要用于顯示行掃描同步。6)顯示數(shù)據(jù)RAM(DDRAM):用于存儲(chǔ)圖形顯示數(shù)據(jù)。X地址計(jì)數(shù)器是沒(méi)有記數(shù)功能的,只能用指令設(shè)置。5)XY地址計(jì)數(shù)器:一個(gè)9位計(jì)數(shù)器。DFF=1為開(kāi)顯示(DISPLAY OFF),DDRAM的內(nèi)容就顯示在屏幕上,DFF=0為關(guān)顯示(DISPLAY OFF)。利用STATUS READ指令,可以將BF讀到DB7總線,從而檢驗(yàn)?zāi)K的工作狀態(tài)。BF=1時(shí)表示模塊在內(nèi)部操作,此時(shí)模塊不接受外部指令和數(shù)據(jù)。DR和DDRAM之間的數(shù)據(jù)傳輸是模塊內(nèi)部自動(dòng)執(zhí)行的。2)數(shù)據(jù)寄存器(DR):用于寄存數(shù)據(jù),與指令寄存器寄存指令相對(duì)應(yīng)。 下位機(jī)LCD顯示程序,需要了解DM12864M的內(nèi)部功能器件及相關(guān)功能,期間及功能如下:1)指令寄存器(IR):用于寄存指令碼,與數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)。 char s_measure(unsigned char *p_value, unsigned char *p_checksum, unsigned char mode)。 char s_write_byte(unsigned char value)。void s_transstart(void)。} value。 在上式中,T為實(shí)際溫度,d1和d2為特定系數(shù),dd2的大小分別取決于與SHT11工作電壓有關(guān)和其內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器SOT,SOT為分辨率;其對(duì)應(yīng)關(guān)系分別如下表43和表44所示:表43 d1與工作電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系VD0/Vd1/℃d1/℉543表44 d2與分辨率的對(duì)應(yīng)關(guān)系SOTd2/℃d2/℉14位12位數(shù)據(jù)采集程序流程圖如圖44所示:圖44 SHT11測(cè)量溫濕度程序流程圖程序主要函數(shù)及定義如下:include include include include typedef union { unsigned int i。 因?yàn)镾HT11是采用PTAT能隙材料制成的溫度敏感元件,所以線性輸出特性非常好。該濕度值稱(chēng)為相對(duì)濕度,需要進(jìn)行線性補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償后才能得到較為準(zhǔn)確的濕度值。本系統(tǒng)采用的是AT89S52,可以通過(guò)I/O口P2口模擬該通信協(xié)議。在測(cè)量和通訊結(jié)束后,SHT11就會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)。發(fā)送完該命令碼,將DATA設(shè)為輸入狀態(tài)等待SHT11的響應(yīng);SHT11接收到上述地址和命令碼后,會(huì)在第8個(gè)時(shí)鐘下降沿,將DATA線下拉為低電平作為從機(jī)的ACK;在第9個(gè)時(shí)鐘下降沿之后,從機(jī)釋放DATA(恢復(fù)高電平)總線;釋放總線后,SCK繼續(xù)發(fā)送一個(gè)周期的時(shí)鐘表示ACK,這時(shí)傳感器開(kāi)始測(cè)量,約210ms(對(duì)應(yīng)14位精度)后,傳感器在DATA上送出低電平表示測(cè)量結(jié)束,這時(shí)送出測(cè)量數(shù)據(jù)和校驗(yàn)和。當(dāng)時(shí)鐘SCK為高電平時(shí),數(shù)據(jù)DATA翻轉(zhuǎn)為低電平;緊接著SCK變?yōu)榈碗娖?,隨后又變?yōu)楦唠娖?;在SCK為高電平時(shí),DATA再次翻轉(zhuǎn)為高電平。 數(shù)據(jù)采集模塊軟件設(shè)計(jì)AT89S52和溫濕度傳感器SHT11通過(guò)串行二線接口SCK和DATA進(jìn)行通信,其中SCK為時(shí)鐘線,DATA為數(shù)據(jù)線。然后按上述進(jìn)行循環(huán)。顯示模塊原理圖如圖38所示:圖38 上位機(jī)顯示原理圖第四章 軟件設(shè)計(jì) 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)下位機(jī)的流程圖如圖41所示:圖41 下位機(jī)流程圖軟件設(shè)計(jì)流程是:首先,單片機(jī)進(jìn)行初始化,然后打開(kāi)必要的中斷,接著,單片機(jī)判斷是否收到上位機(jī)的采集溫濕度指令。S3C2440LCD控制器的特性:TFT屏-支持單色、4級(jí)灰度、256色的調(diào)色板顯示模式-支持64K和16M色非調(diào)色板顯示模式-支持分辯率為640*480,320*240及其它多種規(guī)格的LCD對(duì)于控制TFT屏來(lái)說(shuō),除了要給它送視頻資料(VD[23:0])以外,還有以下一些信號(hào)是必不可少的,分別是:VSYNC(VFRAME) :幀同步信號(hào)HSYNC(VLINE) :行同步信號(hào)VCLK :像數(shù)時(shí)鐘信號(hào)VDEN(VM) :數(shù)據(jù)有效標(biāo)志信號(hào)。而S3C2440內(nèi)部已經(jīng)集成了LCD控制器,因此可以很方便地去控制各種類(lèi)型的LCD屏,例 如:STN和TFT屏。 ARM外接SDRAM原理圖如圖37所示:圖37 外接SDRAM原理圖 上位機(jī)顯示模塊要想使LCD屏顯示,不僅需要LCD驅(qū)動(dòng)器,而且還需要相應(yīng)的LCD控制器。Nand Flash存儲(chǔ)器具有容量較大,改寫(xiě)速度快等優(yōu)點(diǎn),適用于大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ),因而在業(yè)界得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,如嵌入式產(chǎn)品中包括數(shù)碼相機(jī)、MP3隨身聽(tīng)記憶卡、體積小巧的U盤(pán)等??梢酝瓿蓴?shù)據(jù)或命令的發(fā)送及接受。如果采用外部振蕩器,這個(gè)時(shí)間可以縮短到3ms。當(dāng)由上電進(jìn)入發(fā)射模式時(shí)TXEN必須保持1ms以后才可以往 DIN發(fā)送數(shù)據(jù) 。 3)Standby→TX的切換: 從待機(jī)模式到發(fā)射模式,所需穩(wěn)定的最大時(shí)間是tST約為2ms。當(dāng)從TX→RX模式時(shí),數(shù)據(jù)輸出腳DOUT要至少3ms以后有數(shù)據(jù)輸出。 nRF401是真正的單片F(xiàn)SK收發(fā)芯片,僅僅需要非常少的外圍元件,無(wú)需進(jìn)行初始化和配置,不需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行曼徹斯特編碼,最高速率可達(dá)20Kbps,擁有2個(gè)工作頻道,較寬的工作電壓范圍并且低功耗。本模塊采用第二種方式即間接控制方式,其中數(shù)據(jù)線接P1口,控制線接PP3口。此顯示器采了 COB的軟封裝方式,通過(guò)導(dǎo)電橡膠和壓框連接 LCD,使其壽命長(zhǎng),連接可靠。本系統(tǒng)所用的基于LM317和78L05的電源模塊原理圖如圖32所示:圖32 電源模塊原理圖 下位機(jī)液晶顯示模塊 DM12864M顯示模塊DM12864M是一種圖形點(diǎn)陣液晶顯示器。 電源模塊介紹因?yàn)閱纹瑱C(jī)所用電源為+5V,nRF401模塊所用電源為+,S3C2440所用電源為+。其卓越的內(nèi)部電流限制和熱關(guān)斷特性使之特別適用于過(guò)載的情況。像牽涉到單點(diǎn)穩(wěn)壓場(chǎng)合需要限制噪聲和解決分布問(wèn)題的在卡調(diào)節(jié)。因此當(dāng)壓差較大時(shí)需要分檔調(diào)壓。當(dāng)輸入輸出電壓差比較大且輸出電流也比較大時(shí),注意保持LM317的功耗不要過(guò)大。輸入12V的話,輸出最高就是10V左右。 需要注意的是:輸入至少要比輸出高2V,否則不能調(diào)壓。當(dāng)然還要避免輸出端短路。當(dāng)然,LM317有許多特殊的用法。穩(wěn)壓器內(nèi)部置有過(guò)載保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路,通常不需要外接電容,除非輸入濾波電容到LM317輸入端的連線超過(guò)6英寸(約15厘米)。使用方法非常簡(jiǎn)單,僅僅通過(guò)兩個(gè)外接電阻就可以設(shè)置好輸出電壓。溫濕度采集模塊原理圖如圖31 所示:圖31 溫濕度采集模塊原理圖 電源模塊 LM317芯片LM317是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器。因?yàn)榻涌诎送耆o態(tài)邏輯,所以對(duì)SCK最低頻率沒(méi)有特定的要求。因?yàn)镾HT11溫濕度傳感器通過(guò)二線數(shù)字串行接口DATA和SCK傳輸數(shù)據(jù),所以外圍硬件電路非常簡(jiǎn)單。SHT11的引腳信息如表31所示:表31 SHT11引腳及說(shuō)明引腳名稱(chēng)說(shuō)明1GND接地端2DATA雙向串行數(shù)據(jù)線3SCK串行時(shí)鐘輸入4VDD~5 6 7 8NC空管腳 本模塊總體介紹本模塊主要由溫濕度傳感器SHT11和單片機(jī)AT89S52組成。系統(tǒng)整體框圖如圖21所示:圖21 系統(tǒng)整體框圖第三章 硬件設(shè)計(jì) 溫濕度采集模塊 數(shù)字溫濕度傳感器SHT11 本模塊的主要芯片為溫濕度傳感器SHT11,該傳感器采用CMOSens專(zhuān)利技術(shù)將溫度濕度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字接口、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、標(biāo)準(zhǔn)I2C總線等電路全部集成在一個(gè)芯片內(nèi),因此該傳感器具有體積小、響應(yīng)速度快、接口簡(jiǎn)單、性?xún)r(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。上位機(jī)以三星S3C2440微處理器為核心,由SDRAM、NAND FLASH,液晶顯示、nRF401無(wú)線收發(fā)、電源等模塊組成。下位機(jī)以單片機(jī)AT89S52為數(shù)據(jù)采集核心,由溫濕度傳感器、電源、液晶顯示、nRF401無(wú)線收發(fā)等模塊組成。并且還可以通過(guò)ARM對(duì)數(shù)據(jù)采集進(jìn)行控制和監(jiān)控。首先,上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)采集指令到下位機(jī),然后單片機(jī)控制溫濕度傳感器SHT11對(duì)環(huán)境的溫濕度進(jìn)行檢測(cè),然后將采集到得溫濕度信號(hào)傳回到AT89S52微處理器,然后將信號(hào)分為兩部分,一部分是輸出到12864LCD顯示屏顯示,另一部分是傳輸?shù)交趎RF401的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無(wú)線發(fā)送。第二:WINCE的GUI豐富,開(kāi)發(fā)工具強(qiáng)大,而LINUX核心調(diào)試工具不全,調(diào)試不大方便,而且目前還沒(méi)有很好的用戶(hù)圖形界面;第三,WINCE系統(tǒng)維護(hù)較容易,而LINUX占用較大的內(nèi)存,維護(hù)較復(fù)雜,因此本系統(tǒng)采用的操作系統(tǒng)為Windows CE 。 Windows CE提供了一個(gè)重要的存儲(chǔ)系統(tǒng),例如,當(dāng)目前某些運(yùn)行Windows CE 的平臺(tái)僅提供4MB的物理內(nèi)存,Windows CE則支持一個(gè)2GB的地址空間,每個(gè)進(jìn)程連接到它自己的32MB物理空間上,當(dāng)它需要產(chǎn)生內(nèi)存分頁(yè)中斷(這可能影響線程執(zhí)行時(shí)間),物理內(nèi)存進(jìn)行線程代碼或數(shù)據(jù)內(nèi)存分頁(yè)。 Windows CE利用基于優(yōu)先級(jí)的時(shí)間片演算法安排線程的執(zhí)行,將互斥體、關(guān)鍵部分、事件請(qǐng)求按“先入先出,優(yōu)先級(jí)(FIFO)”順序排列:不同的先入先出順序序列定義成8個(gè)不同的優(yōu)先級(jí),由0到7,0代表最高級(jí),在頭文件 。 Windows CE操作系統(tǒng) Windows CE是具有優(yōu)先級(jí)級(jí)別的多任務(wù)操作系統(tǒng),它允許多重功能、進(jìn)程,在同一時(shí)間內(nèi)運(yùn)行,支持最大的32位同步進(jìn)程。 軟件平臺(tái)方案 嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。特殊寄存器:GPACONPort A控制,GPADATPort A數(shù)據(jù),只要對(duì)這兩個(gè)寄存器操作就可以動(dòng)用I/O口了,當(dāng)然還有PortB,PortC等等,注意要大小端模式必須使用相對(duì)的大小端的地址,按照推薦方式對(duì)寄存器進(jìn)行操作,除了ADC,RTC,UART寄存器外其他寄存器必須以字為單位進(jìn)行讀寫(xiě)。ARM920T包括內(nèi)存管理單元、AMBA總線、獨(dú)立的16KB大小的指令高速緩存和16KB的數(shù)據(jù)高速緩存。三星公司推出的微處理器S3C2440功耗低、優(yōu)雅且全靜態(tài)設(shè)計(jì),特別適合于對(duì)成本和功率敏感型的應(yīng)用,并且采用了新的總線架構(gòu)AMBA總線。正是ARM的RISC體系結(jié)構(gòu)、低功耗、小體積和高性能,所以特別適合于便攜式、嵌入式和多媒體應(yīng)用領(lǐng)域,所以ARM在實(shí)際中得到了極為廣泛的應(yīng)用。其中ARM系列是應(yīng)用最廣泛的、最具代表性的嵌入式微處理器。通常,在所有Atmel單片機(jī)的專(zhuān)用寄存器(SFR)區(qū)中,寄存器的分配情況是相同的。特殊功能寄存器(SFR)包括端口鎖存器(P0/P1/P2/P3)、程序狀態(tài)字(PSW)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器方式控制(TMOD)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制(TCON)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器(THX/TLX)、累加器(ACC/B)、棧指針(SP),以及其他控制寄存器等等。其應(yīng)用范圍廣,可用于解決較復(fù)雜的控制問(wèn)題,且成本較低。片內(nèi)程序存儲(chǔ)器(8KB閃存)允許重復(fù)在線編程,允許其在系統(tǒng)內(nèi)通過(guò)SPI串行口改寫(xiě)或用同樣的非易失性存儲(chǔ)器改寫(xiě)。AT89S52單片機(jī)是一種低功耗高性能的CMOS8位嵌入式微控制器,內(nèi)置8KB閃存。由于MCU低廉的價(jià)格,優(yōu)異的性能,因此所擁有的品種和數(shù)量很多,比較有代表性的有805MCS2
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