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ARM综合设计《实时温控报警器设计》任务书

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综合设计（大型作业）任务书

（2011~2012学年第2学期）

题目：
实时温控报警器设计

系 部
电子与信息工程系

专业班级
工程09秋 班

学生姓名
学 号
设计期限
2012年6月4日~ 6月29日

指导教师
系负责人
(签章)


日 期： 2012年 5 月 30 日
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一、综合设计目的
通过本次综合设计，运用已学的课程知识，根据题目要求进行软硬件系统的设计和调试,
对《嵌入式系统原理与应用》课程中涉及的芯片结构、控制原理、硬件和编程等方面有一定
的感性认识和实践操作能力，从而加深对本课程知识点的理解，使学生应用知识能力、设计
能力、调试能力以及报告撰写能力等方面有显著提高。

二、
综合设计题目及设计要求

1、题目:
实时温控报警器设计
2、设计要求：

利用实验系统的资源来设计一个“带液晶屏显示的实时温控报警器”。
控制面板包括：1602液晶显示显示、十个数字按键键盘、电源按键、电源指示灯、运
行键。
工作流程如下：
(1) 按下电源键，电源指示灯亮，通过数字键设定需控制的温度，并在液晶屏幕上显示；
(2) 温度设定完后，启动系统运行，启动加热器，对水进行加热；
(3) 1602液晶屏幕实时显示当前的温度，超过设定温度值时，关闭加热器，并使报警
指示灯亮；
(4)运行过程中，若再按下电源键，则系统停止，电源指示灯灭。

三、
综合设计具体内容及要求

综合设计任务及工作量的要求(包括综合设计说明书，图纸，实物样品等要求）。
根据任务书要求，在教师的指导下，独立完成设计方案，根据各模块功能，运用相关知
识完成各功能模块的详细设计，调试及系统测试。
1、硬件设计
（1）原理图设计要符合项目的工作原理，连线要正确，能正确使用嵌入式的内部资源；
（2）图中所使用的元器件要合理选用，电阻，电容等器件的参数要正确标明；
（3）原理图要完整，CPU，外围器件，扩展接口，输入/输出装置要一应俱全；了解嵌
入式应用的一般步骤和调试方法；
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2、软件设计
（1）根据要求，将整体项目分解成若干个子功能模块，每个功能模块完成一个特定的
功能，能正确使用嵌入式的内部资源；
（2）根据总体要求及分解的功能模块，确定各功能模块之间的关系，设计出完整的程
序流程图；
（3）掌握常用程序的编写方法（如显示、键盘、中断和定时器等）；
（4）掌握软件的调试方法（模拟仿真），了解嵌入式应用的一般步骤和调试方法。
3、系统安装调试

（1）根据原理图设计要求，将在PCB板上焊接所选元器件；
（2）根据原理图设计要求，连接各功能模块，完成系统整体组建；
（3）将设计完的程序输入，汇编，排除语法错误，生成编译文件；
（4）将汇编后生成的编译文件传送到实验装置，执行该程序，检查该程序、是否达到
设计要求，若未达到，修改程序，直到达到要求为止；
（5）能区分系统故障部位（硬件还是软件）并能排除。
4、设计报告
每个小组每位同学要上交一份完整的综合设计报告（统一用A4纸打印）。综合设计报
告的具体要求见附件1（综合设计报告的要求）和附件2（ARM综合设计实习报告书写格式
规范）。
5、结束
完成设计任务后，由指导教师进行验收。验收过程中，接受指导老师对综合应用能力和
实验能力的提问考察。
6、其他
（1）独立完成嵌入式综合设计的各项内容；
（2）文明综合设计，保持综合设计场所卫生、工作台面整洁；
（3）正确使用试验仪器设备；
（4）注意用电安全。

四、综合设计进度安排（时间及地点）
（1）本次综合设计时间：2012年6月4日至 6月29日，答辩时间6月28、29日，并
提交综合设计报告。报告要求见附件1；报告具体格式规范见附件2。
（2）每个班级2人一组，自由组合，选择1名组长，组长负责课题分工、协调和组织
工作，每组选择一个题目，要求独立完成，可相互讨论，并参考各种资料。
（3）课题在实验室做，实验室提供电脑、相关实验设备和仪器等。
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五、考核形式及成绩评定办法
本实习项目采用五级计分制，即优、良、中、及格、不及格五级。
考核分为以下四个方面，前两项采用过程考核的方法，即对学生制作的每一步都考核，
只有通过才可进行下一步制作。成绩划分及评定要求如下：

（1） 设计与硬件制作（20分）：布局是否合理，整齐，焊点光滑，无虚焊。
（2） 程序编制与调试（30分）：程序结构是否合理，能否解决实践中的问题。
（3） 功能与报告（25分）：能否完成预定功能，有无创新，报告是否详细，问题分
析是否到位，书写是否认真。
（4） 答辩及平时表现（25分）：对嵌入式基本知识的掌握情况，各资源的应用是否
熟练，是否认真，有无敬业精神。

注意：
1、报告中不得有手写痕迹，一律打印。若报告中出现手写的涂改痕迹一律退回，再次
上交后仍然存在问题，则不再退回，该综合设计成绩直接记为不合格。
2、凡是有抄袭现象的一经发现，两个人的综合设计成绩记为不及格。

3、凡是不符合上述要求的综合实习报告，退回一次，再次上交后仍然不符合要求者，
则不再退回，该综合设计成绩直接记为不及格。
4、上交报告以及源程序刻光盘。光盘上标明姓名和学号（若几个人的程序存放于一张
光盘上则需要做目录清单，按照学号先后顺序存放）。

2012-5-30

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基于ARM和CPLD的温度控制器的设计.

基于ARM和CPLD的温度控制器的设计.

基于ARM和CPLD的温度控制器的设计1 引言随着计算机技术的飞速发展，在日常生活和生产中，人们要求更精确测量和控制温度等模拟物理量，不仅满足工业现场实时监控，上位PC机遥观、遥测和遥控等，而且要求连-接互联网，以实现远程监控和访问数字化、智能化的传感器功能。

这里提出一种以ARM微控制器为核心，结合CPLD技术的温度控制系统。

该系统将温度传感器采集的信息A/D转换后传输至微处理器处理，其处理数据再经网络接121远程传输。

或通过RS232串行接口与上位机PC机通信实现分布式温度监控系统。

2 系统硬件设计该系统设计主要是针对工业控制领域现场仪器仪表开发的，其硬件设计框图如图1所示，该框图包括ARM微处理器、电源、监控复位、存储器扩展(RAM、Flash和EEPROM)、人机交换接口(LED)、网络通信、温度检测电路、A／D转换、 D／A转换输出、RS232通信和CPLD控制电路(外围设备的译码、配置，实现系统的硬件软件化)等模块。

温度传感器测量外部温度信息，在CPLD的控制下，把A／D转换后的数字信号送入ARM微处理器中进行处理，同时通过LCD显示处理信息，由网络接121 远程监控。

当然，现场也可由键盘实时人工干预。

经ARM微处理器处理的数据通过RS232串口传送到上位机进行显示存储。

当然，工作过程中若出现错误，会产生声光报警等。

同时，键盘还可现场干预设置，处理故障等。

这里ARM微处理器选用ATMEL公司32位的AT91M40800。

AT91M40800除具有ARM7TDMI内核外，其内部还集成有许多外围设备，大量内部寄存器可快速完成中断处理。

由于AT91M40800微处理器通过可编程的EBI与片外存储器相连，使其具有较快的访问速度；同时它还具有8个优先级向量中断控制器与外部数据控制器连接，进而提高中断响应速度。

因此，AT91M40800微处理器非常适用于工业实时控制领域，是嵌入式工业控制器中处理器的最佳选择。

温度报警器的设计课程设计

温度报警器的设计课程设计

淮海工学院课程设计报告书课程名称：传感器原理课程设计题目：热敏电阻温度报警器系（院）：测控技术与仪器系学期：2011-2012-1专业班级：测控091姓名：温度学号：报警器评语：成绩：签名：日期：目录第一章课题背景 (3)1.1 引言 (3)1.1.1 背景 (3)1.1.2 设计目的与意义 (3)1.2 技术指标 (3)1.3 主要工作 3第二章元件介绍 (4)1.热敏电阻2.继电器3.电压比较器第三章方案论述3.1 设计简介 (5)3.2 设计方案的图表 (6)第四章元器件清单及型号-----------------------------------------9 第五章设计总结------------------------------------------------10 第六章参考书目------------------------------------------------11热敏电阻温度报警器第一章课题背景1.1 引言1.1.1 背景温度是一个十分重要的物理量，对它的测量与控制有十分重要的意义。

随着现代工农业技术的发展及人们对生活环境要求的提高，人们也迫切需要检测与控制温度。

温度控制电路在工农业生产中有着广泛的应用。

日常生活中也可以见到，如电冰箱的自动制冷，空调器的自动控制等等。

利用热敏电阻器制作一个温度报警器，可通过调节微调电位器的阻值，改变电压比较器正向输入端的参考电压，可以改变电路报警时的温度。

1.1.2 设计目的与意义本文通过采用热敏电阻作为敏感元件的温度报警器的设计与制作，阐明了该装置进行设计与制作的具体过程及方法。

这种温度报警器结构简单，由温度控制部件和报警器两部分组成，可操作性强，应用广泛。

工作时，温度测量范围为20℃～100℃。

当温度达到预定值30度时，利用热敏电阻的特性，采集电压信号，驱动报警装置，立刻发出报警信号，从而防止因温度升高而带来的不必要的损失。

实现 ARM温度采集与报警系统

实现 ARM温度采集与报警系统

实训报告实验项目：实现ARM温度采集与报警系统班级：嵌入式101姓名童永琼学号：49指导老师：周永明、王浩前言：在现实生活中,有许多领域需要监控温度,甚至适时报警。

温度监控需要处理器(CPU)、温度传感器等元器件。

以往多用单片机做处理器,而目前ARM系列芯片由于其较高的性价比在中高端控制领域已经有替换单片机的趋势。

而温度传感器则主要采用铂电阻传感器。

通过使用ARM9系列芯片S3C2410和铂电阻传感器及辅助性的元器件,能够实现对温度的有效监控并报警。

1概述1.1嵌入式系统概述嵌入式系统就是以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。

可以这样认为,嵌入式系统是一种专用的计算机系统,作为装置或设备的一部分。

通常,嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。

事实上,所有带有数字接口的设备,如手表、微波炉、录像机、汽车等,都使用嵌入式系统,有些嵌入式系统还包含操作系统,但大多数嵌入式系统都是是由单个程序实现整个控制逻辑。

经过30多年的发展,嵌入式系统已经广泛地渗透到人们的学习、工作、生活中,随着数字信息技术和网络技术的飞速发展,计算机、通信、消费电子的一体化趋势日益明显,嵌入式系统必将获得一个广阔的发展空间•实训目的《ARM体系结构与原理实训》课程是配套开设的《ARM体系结构与原理》课程而专门设立的实训课程。

其主要目的是通过开发ARM开发板的温度采集与报警系统，学习掌握ARM程序开发的一般过程，进一步掌握ARM接口技术，进一步提高学生的开发调试能力，使学生掌握电子应用系统开发的思维方法以及具有初步的开发能力。

二．主要内容：本次实训要求实现ARM温度采集与报警系统，采用DS18B20作为温度传感器，ARM开发板读取DS18B20的温度值与预先设定的报警阈值比较，如果采集的环境温度超过报警阈值则通过蜂鸣器报警，同时串口输出当前环境温度信息。

（VR虚拟现实）基于ARM平台的智能温控系统设计

（VR虚拟现实）基于ARM平台的智能温控系统设计

（VR虚拟现实）基于ARM 平台的智能温控系统设计摘要温度的测量和控制在工业生产中有广泛的应用，尤其在石油、化工、电力、冶金等工业领域中，对度的测量和监控是非常重要的一个环节，温度参数是工业控制中的一项重要的指标。

本文主要研究了基于ARM9架构的嵌入式Linux系统在工业领域中各种炉温控制场合中的应用。

目前控制方案主要是采用传统的PLC和单片机进行控制。

PLC主要是针对单项工程或者重复数极少的项目，灵活性相对不足，并且体积大，成本相对较高；而单片机主要用于小型设备的控制，具有成本低，功耗低，效率高的特点，但可移植性较差。

为了适应信息产业的发展，新技术革新以及产业的专业化现代化的发展，本文针对PLC和单片机控制的优缺点和应用场合提出了采用ARM9嵌入式微控制器AT91RM920T和Linux操作系统相结合的嵌入式温度控制系统，具有系统扩展性强、可靠性高、响应速度快、体积小等特点，为用户提供了一种新型的控制方案。

本文首先论述了嵌入式操作系统的组成，接着设计了温度控制系统的硬件系统，主要括CPU模块、模拟电路模块、存储模块和通信模块四个部分；在对温度控制系统的软件部分的设计中，主要是针对Boot-Loader的移植、Linux内核移植、根文件系统的定制、驱动程序的编写和应用程序的编写五部分进行设计。

系统功能主要是循环采集AD通道数据，上传AD数据到服务器，接收服务器下发的控制数据包，记录日志等。

通过在线运行测试，该系统稳定可靠，采集和控制效果良好，可有效降低了生产成本和工人的劳动强度，为安全生产提供保证。

关键词：ARM；Linux；嵌入式系统；温度控制系统AbstractIt’s a broad application to measure and control temperature in the industry production.Especially in some industry，such as oil，chemistry，electric power，metallurgy，it’S a very important tache to measllre and control temperature，temperature parameter is all important index in industry control situation.The paper mainly researches the application in kinds of temperature controlsituations in the industry field based on ARM9 construct and embedded Linux system.Presently the control projects normally are PLC and SCM.PLC normally aims atsingle project or small repetition project，lacks in agility and volume，the cost ishigher comparatively；SCM is mainly used in the minitype equipment，the cost andthe power is lower，the efficiency is higher，but it is hard to transplant.In order toadapt to the improvement of information industry，the paper focuses on strongpointa，weakpoints and applied fields of PLC and SCM，and puts forward to adopt ARM9 embedded micro controller and Linux operation system to control the temperature，Ithas a good expansibility，dependability，fast response speed，small volume，offers anew type control project to users.Firstly the paper discusses the composing of the embedded operation system，then designs the hardware system of temperature control system which mainlyconsists of CPU module，analog circuit modde，storage module and communicationmodule；In the design of software system，we aim at the transplant ofBoot-loader，thetransplantof Linux kernel，the tailor of root file system，the programming of dfiversandapplications.The functions of system mainly are circularly sampling the datafrom the ADchannels，uploading the data to the server，and receivingthe control data packagefrom the server and record logs.Throug the online test，we conclude that，the system is steady，has good sampling andcontrol effect.It can be good for reducing the cost of production and labour intensity，and guarantees the safe production.Key words：ARM，Linux，embedded system，temperature control system目录1 绪论 (1)1.1 嵌入式的概述 (1)1.1.1 嵌入式系统的定义 (1)1.1.2 嵌入式系统的特点 (2)1.2 国内外现状以及研究意义 (2)1.3 选题背景和主要工作 (3)2 温度控制系统总体方案设计 (5)2.1 系统概述 (5)2.2 系统的总体架构 (5)2.2.1 硬件系统的设计原则 (5)2.2.2 系统硬件的整体结构 (6)2.2.3 系统软件的整体结构 (6)3 温度控制系统的硬件设计 (8)3.1 AT91RM9200芯片介绍 (8)3.1.1 ARM920T处理器概述 (8)3.1.2 ARM920T系统结构分析 (8)3.1.3 ARM920T的存储器格式 (10)3.2 外围电路设计 (10)3.2. 1 AT91RM9200相关接口和控制器 (10)3.2.2 模拟电路设计 (12)3.2.3 存储模块设计 (14)3.2.4 通讯模块设计 (16)4 嵌入式Linux操作系统的建立 (17)4.1 交叉编译环境的建立 (17)4.2 Boot-Loader模块设计 (18)4.2.1 Boot-Loader概述 (18)4.2.2 AT91RM9200的启动流程 (19)4.2.3 Boot-Loader的移植 (20)4.3 M Linux的移植 (22)4.4 基于NandFlash的文件系统设计 (23)4.5 AT91RM9200系统内核的烧写 (25)4.6 嵌入式Linux的设备驱动程序 (26)4.6.1 设备驱动程序的开发过程 (26)4.6.2 加载和卸载驱动程序 (27)4.6.3 模数转换电路的驱动程序设计 (27)5 温度控制系统应用程序的设计 (29)5.1 相关概念 (29)5.1.1 进程 (29)5.1.2 进程间通信 (30)5.1.3 共享内存 (30)5.1.4 信号量 (31)5.1.5 套接字 (32)5.2 温度控制系统应用程序设计 (33)5.2.1 主程序功能与实现 (34)5.2.2 AD数据采集程序功能与实现 (34)5.2.3 DA数据采集程序功能与实现 (37)5.2.4 网络通信程序功能与实现 (38)5.2.5 日志记录程序功能与实现 (41)5.3 Makefile的编写和源文件的编译 (42)结论 (44)致谢 (45)参考文献 (46)附录 A 英文原文 (47)附录 B 中文翻译 (55)附录 C 程序代码 (61)1 绪论1.1 嵌入式的概述随着微电子技术的发展，嵌入式系统被广泛应用于工业领域、无线通信领域、智能仪表，消费电子等各个领域。