基于ARM的多通道仪表数据采集

目录引言-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2第一章课题要求 (3)1.1 课题内容及目的 (3)1.2 运行环境 (3)第二章正文 (4)2.1 课题分析 (4)2.2 系统设计 (4)2.3 代码分析、技术实现问题 (8)第三章实验结果 (13)第四章实验总结 (15)参考文献 (16)设计性实验报告成绩：指导教师签名： (17)引言随着工业自动化与信息化的不断发展,数据采集已经成为了计算机与外部物理世界连接的桥梁。

数据采集系统广泛地应用于工业生产中设备工作状况的监测、控制领域中的闭环控制系统及仿真领域的半实物仿真系统。

传统的数据采集装置通常由单片机及采集卡组成, 其采集通道数较少、单任务的软件结构及实时性差等不足之处已无法满足人们的需求。

ARM ( Advanced RISC Machines) 是基于RSIC 架构的数据宽为32 位可嵌入操作系统的微处理器。

由于其体积小、价格低、可靠性高、低功耗等特点在工业自动化、国防、运输等领域得到了广泛的应用。

本次设计是基于ARM的多通道实时数据采集系统;该系统由下位机系统及上位机软件组成,下位机硬件主要基于ARM工控开发平台、数据采集板及模拟量输出板,采用μC/OSⅡ实时多任务操作系统,实现多通道数据的采集、数据存储及模拟量的输出,并将采集数据实时传送至上位计算机;上位机软件接收数据进行监控,图形化显示数据变化,并控制下位机的模拟量输出功能;通过实验验证,下位机系统能够实现多通道数据的采集、存储及模拟量的输出,μC/OSⅡ操作系统完成多任务的实时调度,上位机软件成功进行模拟量数据的采集监控及数据变化的图形显示,整个系统具有良好的实时性。

采用多任务编程方法，每个任务监视一路AD 转换，每一路AD 的转换结果在液晶屏上用一个条形图的长短来表示，直观地显示每路模拟输入电压的大小。

可以通过文本框给每路AD 设置警戒值，某路输入超出警戒线之后条形图中超出的部分会以闪动的方式显示。

第一章课题要求1.1 课题内容及目的采用多任务编程方法，每个任务监视一路AD 转换，每一路AD 的转换结果在液晶屏上用一个条形图的长短来表示，直观地显示每路模拟输入电压的大小。

可以通过文本框给每路AD 设置警戒值，某路输入超出警戒线之后条形图中超出的部分会以闪动的方式显示。

并在数码管上对应的某通道的数值显示当超过警戒线数值时，数字闪烁显示。

在此基础上，利用实验箱中的数码管显示每一路的电压采样值，并能在超出警戒值的情况下闪烁显示，在LCD屏上对应条形图的顶部显示具体的电压值。

1.2 运行环境硬件：ARM嵌入式开发平台、用于ARM7TDMI的JTAG仿真器、PC机Pentium100以上。

软件：PC机操作系统Win98、Win2000或WinXP、ARM SDT2.51或ADS1.2集成开发环境、仿真器驱动程序、超级终端通讯程序。

第二章正文2.1 课程分析数据采集系统置于被监控的设备处，通过传感器对设备的电压或者电流信号进行采样、保持，并送入A/D转换器变成数字信号，然后将该信号送到FIFO中。

当FIFO中存放的数据到了一定数目时，由ARM7从FIFO中读出，然后通过ARM7的以太网接口送给上位机。

多路采集通道经过模拟开关后再进入A/D转换器。

CPLD是整个系统的控制核心，它控制采集通道的切换、A/D转换器的启/停、转换后的数据在FIFO中的存放地址发生器、产生中断请求以通知ARM7读取存放在FIFO中的数据等。

2.2 系统设计1．编写OnKey()函数，响应键盘消息。

流程图如图1所示。

1）这里设置了两个文本框，用来输入通道编号和该通道的警戒值，在键盘消息响应函数里针对两个文本框分别作出处理，只处理回车键和取消键，其他键由控件本身处理。

程序里用变量EditNumber 指示当前要编辑的文本框控件；用变量input 指示该文本框控件是否处于输入编辑状态。

以此决定回车键应该执行的功能。

2）当文本框控件不是编辑状态时，第一次回车将使其进入编辑状态，在程序里用SetWndCtrlFocus( )函数将焦点转移到该控件并用SetTextCtrlEdit() 函数设置为编辑状态；当文本框正处于编辑状态时，第二次回车将使其退出编辑状态，并将要编辑的文本框切换到另一个文本框控件，取消键的处理和这种情况类似。

当在实现按键实现通道的选择时，我我在void Main_Task(void *Id) 里添加了如下代码：if(flag){switch(pMsg->WParam){case 15:Key_val=0;break;case 11:Key_val=1;break;case 12:Key_val=2;break;case 13:Key_val=3;break;case 8:Key_val=4;break;}时通过按键的扫描码来改变变量Key_val的值，最后来控制通道的选择以及后面添加的数码管的显示位置。

在之前添加一个变量flag是为了在文本焦点时，柱状图和通道不会改变。

3）如果当前要编辑的文本框是警戒值输入框，在编辑状态中回车确定后，所输入的通道编号以及警戒值就会保存在数组WarnningData 中，代码如下：WarnningData[ Unicode2Int(pChannelTextCtrl->text)]=Unicode2Int(pValueTe xtCtrl->text);图12．编写绘图显示任务Display_Task，绘制文本框和柱状图等，并实现文本框编辑程序和超过警戒值后的显示，其流程图为图2所示。

图21）程序中用TextOut()函数显示文本框的提示信息，用数组edit 记录两个文本框是否处于编辑状态，用变量IsEdit 指示提示信息是否显示。

在此次的实验中，我是利用一个disp_en来控制是否在柱状图上的文本框内显示电压值，而这一使能的控制是在触摸屏上的点击实现的，只有在单击触摸屏的时候才会被触发。

if(disp_en){Int2Unicode((int)result_AD0,result_AD0_16);TextOut(pdc,110,(int)(210-resul t_AD0*20/3.3)-10,result_AD0_16,TRUE, FONTSIZE_SMALL) ；}在实际上，IsEdit这个变量在显示任务循环一次就改变一次状态，当IsEdit==1 时将提示信息擦掉，否则保持显示不变。

这就是闪烁显示的原理，表示AD 转换结果的条形图超出警戒值的部分的闪烁也是这样实现的，随着任务的循环隔次的改变状态。

2）warnning[x]是条形图闪烁的指示变量。

当某路AD 转换的结果result_ADx 大于对应通道的警戒值Warnni ngData[x]时，根据warnning[x] 的值决定条形图的长度是和result_ADx 对应还是和W arnningData[x]对应，这样看起来条形图的长度是变化的，效果就是超过警戒线的那部分在闪烁。

而我在这里做出了修改与控制，是在键盘按键响应才触发这警告值。

而按键的响应式依靠之前的键盘的扫描码的值来控制的Key_val变量。

于是在此添加了一段语句：if(Key_val==0||Key_val==4)。

5、编写数码管显示代码。

通过改变模拟电压的值来控制数码管上的显示值。

并且是在此基础上在添加一个控制，当有按键时同时也控制的数码管的显示位。

2.3代码分析、技术实现问题（1）数码管显示及闪烁显示的代码// 0通道显示if(Key_val==0||Key_val==4){ //是在按键响应的同时对数码管的位显示也进行控制ZLG7289_ENABLE();//使zlg7289占有同步串口Delay(5);//延时WriteSDIO(ZLG7289_CMD_DATA1|6);//数码管以方式1译码，第一个数码管亮WriteSDIO(((int)(result_AD0))%10);//显示个位Delay(1);//延时if((int)((result_AD0))>9)//键值大于9显示十位{WriteSDIO(ZLG7289_CMD_DATA1|7);//发送十位数据WriteSDIO(((int)(result_AD0))/10);Delay(1);WriteSDIO(ZLG7289_CMD_HIDE);//使一、二、三这三位数码管显示WriteSDIO( 0xff);}else//键值小于10不显示十位{WriteSDIO(ZLG7289_CMD_HIDE);//使个位数码管显示WriteSDIO(0x7f);}a=0xff;if(result_AD0>WarnningData[0])a=0x3f;Delay(1);WriteSDIO(ZLG7289_CMD_FLASH);//闪烁WriteSDIO(a);}这是通道0的数码显示及闪烁，只需将通道0中的输入值和警戒值改成对应通道的值就可以实现。

（2）在LCD屏条形图中超出部分闪烁显示的代码if(result_AD0<=WarnningData[0]){FillRect(pdc,110,(int)(210-result_AD0*20/3.3),130,210,GRAPH_MODE_NORMAL, COLOR_BLACK);}else{if(warnning[0]==1){FillRect(pdc, 110, (int)(210-result_AD0*20/3.3), 130, 210, GRAPH_MODE_NORMAL,COLOR_BLACK);warnning[0]=0;}else{warnning[0]=1;FillRect(pdc, 110, (int)(210-WarnningData[0]*20/3.3), 130, 210, GRAPH_MODE_NORMAL,COLOR_BLACK);}}这是通道0的代码，通道1、2、3的代码与之像似，只要改变相应的输入值和警戒值即可。

（3）触摸屏及按键的控制：void Main_Task(void *Id) //Main_Test_Task{POSMSG pMsg;//flag=TRUE;struct point{int x;int y;};struct point scrpoint;flag=TRUE;init_ADdevice(20,ADCCON_SLEEP);for(;;){POS_Ctrl pCtrl;pMsg=WaitMessage(0);if(pMsg->pOSCtrl){if(pMsg->pOSCtrl->CtrlMsgCallBk)(*pMsg->pOSCtrl->CtrlMsgCallBk)(pMsg);}else{switch(pMsg->Message){case OSM_TOUCH_SCREEN: //触摸屏的控制switch(pMsg->LParam){case TCHSCR_ACTION_CLICK: //响应触摸屏单击控制disp_en=TRUE; //单击触发文本框电压显示break;case TCHSCR_ACTION_DBCLICK: //响应触摸屏双击控制disp_en=FALSE;break;}break;case OSM_KEY: //按键响应pCtrl=GetCtrlfromID(NULL, GetWndCtrlFocus(NULL));if(pCtrl->CtrlType==CTRLTYPE_WINDOW){if((((PWnd)pCtrl)->style&WND_STYLE_MODE)==WND_STYLE_MODE){//焦点是有模式窗口，消息直接传递过去OSOnSysMessage(pMsg);break;}}if(onKey(pMsg->WParam,pMsg->LParam) )break;Uart_Printf("key=%d\n",pMsg->WParam);if(flag){ //变量flag在之前的触摸屏单双击控制时响应是否成立switch(pMsg->WParam){case 15:Key_val=0;break;case 11:Key_val=1;break;case 12:Key_val=2;break;case 13:Key_val=3;break;case 8:Key_val=4;break;}}default:OSOnSysMessage(pMsg);break;}}DeleteMessage(pMsg);OSTimeDly(200);}}第三章实验结果将生成的文件编辑下载到开发平台并运行，通过四个旋钮来改变相应通道的电压值，当输入的电压值超过警戒值时，对应的数码管显示的数值也会闪烁显示，同时在LCD屏上的条形图的超过部分也会闪烁，条形图的顶端会显示相应的电压值（数值与数码管显示的值相同）。