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基于arm的遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)-文庫吧資料

2025-07-04 00:56本頁面
  

【正文】 據(jù)寫入發(fā)送寄存器),調用發(fā)送子函數(shù)將數(shù)據(jù)發(fā)送出去,最后設置為接收狀態(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指令表指令名稱控制信號控制代碼R/WRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0顯示開關0000111111/0顯示起始行設置0011XXXXXX頁設置0010111XXX列地址設置0001XXXXXX讀狀態(tài)10BUSY0ON/OFFRST0000寫數(shù)據(jù)01寫數(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)滾動顯示64行。另外,此計數(shù)器也可以用于指令DISPLAY START LINE預置。7)Z地址計數(shù)器:一個6位計數(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):用于存儲圖形顯示數(shù)據(jù)。X地址計數(shù)器是沒有記數(shù)功能的,只能用指令設置。5)XY地址計數(shù)器:一個9位計數(shù)器。DFF=1為開顯示(DISPLAY OFF),DDRAM的內容就顯示在屏幕上,DFF=0為關顯示(DISPLAY OFF)。利用STATUS READ指令,可以將BF讀到DB7總線,從而檢驗模塊的工作狀態(tài)。BF=1時表示模塊在內部操作,此時模塊不接受外部指令和數(shù)據(jù)。DR和DDRAM之間的數(shù)據(jù)傳輸是模塊內部自動執(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應。 下位機LCD顯示程序,需要了解DM12864M的內部功能器件及相關功能,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)相對應。 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工作電壓有關和其內部A/D轉換器SOT,SOT為分辨率;其對應關系分別如下表43和表44所示:表43 d1與工作電壓的對應關系VD0/Vd1/℃d1/℉543表44 d2與分辨率的對應關系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。 因為SHT11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。該濕度值稱為相對濕度,需要進行線性補償和溫度補償后才能得到較為準確的濕度值。本系統(tǒng)采用的是AT89S52,可以通過I/O口P2口模擬該通信協(xié)議。在測量和通訊結束后,SHT11就會自動轉入休眠狀態(tài)。發(fā)送完該命令碼,將DATA設為輸入狀態(tài)等待SHT11的響應;SHT11接收到上述地址和命令碼后,會在第8個時鐘下降沿,將DATA線下拉為低電平作為從機的ACK;在第9個時鐘下降沿之后,從機釋放DATA(恢復高電平)總線;釋放總線后,SCK繼續(xù)發(fā)送一個周期的時鐘表示ACK,這時傳感器開始測量,約210ms(對應14位精度)后,傳感器在DATA上送出低電平表示測量結束,這時送出測量數(shù)據(jù)和校驗和。當時鐘SCK為高電平時,數(shù)據(jù)DATA翻轉為低電平;緊接著SCK變?yōu)榈碗娖?,隨后又變?yōu)楦唠娖?;在SCK為高電平時,DATA再次翻轉為高電平。 數(shù)據(jù)采集模塊軟件設計AT89S52和溫濕度傳感器SHT11通過串行二線接口SCK和DATA進行通信,其中SCK為時鐘線,DATA為數(shù)據(jù)線。然后按上述進行循環(huán)。顯示模塊原理圖如圖38所示:圖38 上位機顯示原理圖第四章 軟件設計 下位機軟件設計下位機的流程圖如圖41所示:圖41 下位機流程圖軟件設計流程是:首先,單片機進行初始化,然后打開必要的中斷,接著,單片機判斷是否收到上位機的采集溫濕度指令。S3C2440LCD控制器的特性:TFT屏-支持單色、4級灰度、256色的調色板顯示模式-支持64K和16M色非調色板顯示模式-支持分辯率為640*480,320*240及其它多種規(guī)格的LCD對于控制TFT屏來說,除了要給它送視頻資料(VD[23:0])以外,還有以下一些信號是必不可少的,分別是:VSYNC(VFRAME) :幀同步信號HSYNC(VLINE) :行同步信號VCLK :像數(shù)時鐘信號VDEN(VM) :數(shù)據(jù)有效標志信號。而S3C2440內部已經(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 上位機顯示模塊要想使LCD屏顯示,不僅需要LCD驅動器,而且還需要相應的LCD控制器。Nand Flash存儲器具有容量較大,改寫速度快等優(yōu)點,適用于大量數(shù)據(jù)的存儲,因而在業(yè)界得到了越來越廣泛的應用,如嵌入式產(chǎn)品中包括數(shù)碼相機、MP3隨身聽記憶卡、體積小巧的U盤等??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,這個時間可以縮短到3ms。當由上電進入發(fā)射模式時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: 從待機模式到發(fā)射模式,所需穩(wěn)定的最大時間是tST約為2ms。當從TX→RX模式時,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,無需進行初始化和配置,不需要對數(shù)據(jù)進行曼徹斯特編碼,最高速率可達20Kbps,擁有2個工作頻道,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,通過導電橡膠和壓框連接 LCD,使其壽命長,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 下位機液晶顯示模塊 DM12864M顯示模塊DM12864M是一種圖形點陣液晶顯示器。 電源模塊介紹因為單片機所用電源為+5V,nRF401模塊所用電源為+,S3C2440所用電源為+。其卓越的內部電流限制和熱關斷特性使之特別適用于過載的情況。像牽涉到單點穩(wěn)壓場合需要限制噪聲和解決分布問題的在卡調節(jié)。因此當壓差較大時需要分檔調壓。當輸入輸出電壓差比較大且輸出電流也比較大時,注意保持LM317的功耗不要過大。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,否則不能調壓。當然還要避免輸出端短路。當然,LM317有許多特殊的用法。穩(wěn)壓器內部置有過載保護、安全區(qū)保護等多種保護電路,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6英寸(約15厘米)。使用方法非常簡單,僅僅通過兩個外接電阻就可以設置好輸出電壓。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是美國國家半導體公司的三端可調正穩(wěn)壓器。因為接口包含了完全靜態(tài)邏輯,所以對SCK最低頻率沒有特定的要求。因為SHT11溫濕度傳感器通過二線數(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單。SHT11的引腳信息如表31所示:表31 SHT11引腳及說明引腳名稱說明1GND接地端2DATA雙向串行數(shù)據(jù)線3SCK串行時鐘輸入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 硬件設計 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專利技術將溫度濕度傳感器、A/D轉換器、數(shù)字接口、校準數(shù)據(jù)存儲器、標準I2C總線等電路全部集成在一個芯片內,因此該傳感器具有體積小、響應速度快、接口簡單、性價比高等優(yōu)點。上位機以三星S3C2440微處理器為核心,由SDRAM、NAND FLASH,液晶顯示、nRF401無線收發(fā)、電源等模塊組成。下位機以單片機AT89S52為數(shù)據(jù)采集核心,由溫濕度傳感器、電源、液晶顯示、nRF401無線收發(fā)等模塊組成。并且還可以通過ARM對數(shù)據(jù)采集進行控制和監(jiān)控。首先,上位機發(fā)送數(shù)據(jù)采集指令到下位機,然后單片機控制溫濕度傳感器SHT11對環(huán)境的溫濕度進行檢測,然后將采集到得溫濕度信號傳回到AT89S52微處理器,然后將信號分為兩部分,一部分是輸出到12864LCD顯示屏顯示,另一部分是傳輸?shù)交趎RF401的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊,實現(xiàn)數(shù)據(jù)無線發(fā)送。第二:WINCE的GUI豐富,開發(fā)工具強大,而LINUX核心調試工具不全,調試不大方便,而且目前還沒有很好的用戶圖形界面;第三,WINCE系統(tǒng)維護較容易,而LINUX占用較大的內存,維護較復雜,因此本系統(tǒng)采用的操作系統(tǒng)為Windows CE 。 Windows CE提供了一個重要的存儲系統(tǒng),例如,當目前某些運行Windows CE 的平臺僅提供4MB的物理內存,Windows CE則支持一個2GB的地址空間,每個進程連接到它自己的32MB物理空間上,當它需要產(chǎn)生內存分頁中斷(這可能影響線程執(zhí)行時間),物理內存進行線程代碼或數(shù)據(jù)內存分頁。 Windows CE利用基于優(yōu)先級的時間片演算法安排線程的執(zhí)行,將互斥體、關鍵部分、事件請求按“先入先出,優(yōu)先級(FIFO)”順序排列:不同的先入先出順序序列定義成8個不同的優(yōu)先級,由0到7,0代表最高級,在頭文件 。 Windows CE操作系統(tǒng) Windows CE是具有優(yōu)先級級別的多任務操作系統(tǒng),它允許多重功能、進程,在同一時間內運行,支持最大的32位同步進程。 軟件平臺方案 嵌入式系統(tǒng)的設計要求嵌入式系統(tǒng)是以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。特殊寄存器:GPACONPort A控制,GPADATPort A數(shù)據(jù),只要對這兩個寄存器操作就可以動用I/O口了,當然還有PortB,PortC等等,注意要大小端模式必須使用相對的大小端的地址,按照推薦方式對寄存器進行操作,除了ADC,RTC,UART寄存器外其他寄存器必須以字為單位進行讀寫。ARM920T包括內存管理單元、AMBA總線、獨立的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)設計,特別適合于對成本和功率敏感型的應用,并且采用了新的總線架構AMBA總線。正是ARM的RISC體系結構、低功耗、小體積和高性能,所以特別適合于便攜式、嵌入式和多媒體應用領域,所以ARM在實際中得到了極為廣泛的應用。其中ARM系列是應用最廣泛的、最具代表性的嵌入式微處理器。通常,在所有Atmel單片機的專用寄存器(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/計數(shù)器方式控制(TMOD)、定時/計數(shù)器控制(TCON)、定時/計數(shù)器(THX/TLX)、累加器(ACC/B)、棧指針(SP),以及其他控制寄存器等等。其應用范圍廣,可用于解決較復雜的控制問題,且成本較低。片內程序存儲器(8KB閃存)允許重復在線編程,允許其在系統(tǒng)內通過SPI串行口改寫或用同樣的非易失性存儲器改寫。AT89S52單片機是一種低功耗高性能的CMOS8位嵌入式微控制器,內置8KB閃存。由于MCU低廉的價格,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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