基于arm2410土壤湿度检测

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1、摘要 福建工程学院福建工程学院 设计内容：基于设计内容：基于 ARM2410ARM2410 土壤土壤湿湿度度检测检测 院系：计算机科学与信息学院 专业：计算机科学与技术类 班级： 嵌入式 1105 班 组长： 林强 组员： 王策 毕占谨 指导老师： 郭方 汤龙梅 完成日期： 2014-06-23 摘摘 要要 随时代的发展，生活节奏的加快，人们的时间观念愈来愈 强；随自动化、智能化技术的发展，机电产品的智能度愈来 愈高，用到时间提示、定时控制的地方变得更加广泛，因此， 设计开发数字时钟具有良好的应用前景。 由于单片机成本价格低、高性能，在自动控制产品得到了 广泛的应用。本次课程通过对传感器驱动的

2、开发,增强对传感 器的认识。并以此为载体，掌握开发嵌入式界面应用系统的 能力。通过具体实践过程，掌握嵌入式实验开发环境的搭建、 传感器原理、传感器接口方式、Linux 驱动程序设计、图形 界面设计等，掌握分析与解决实际问题的方法与手段，提高 设计、编程与调试、自学、创新能力。 关键词：ARM2410 单片机 LM393 FC-28 湿度检测 目录 目 录 第一章第一章设计任务设计任务.1 1.1课题任务.1 1.2设计要求.1 1.3设计注意事项.2 第二章第二章总体方案设计与方案论证总体方案设计与方案论证.3 2.1总体方案设计.3 2.2系统主要构件选择与论证.3 2.2.1单片机控制模块

3、选择与论证 3 2.2.2湿度检测模块选择与论证 4 2.3系统组成.4 第三章第三章硬件设计说明硬件设计说明.4 3.1LM393 使用说明4 3.2传感器工作原理.6 第四章第四章系统软件设计系统软件设计.7 4.1总体设计说明.7 4.2关键代码注释.8 4.3.1驱动代码读取部分 8 4.3.2QT 界面控制部分8 第五章第五章系统实现与功能调试系统实现与功能调试.10 5.1系统功能与操作说明10 5.2调试记录及调试结果10 第六章第六章课题总结课题总结.10 参考文献参考文献.10 基于 51 单片机的电子钟设计 - 0 - 第一章、设第一章、设 计计 任任 务务 课题任务课题任

4、务 本次课程设计共分为多组，本组设计任务为湿度传感器。 其主要设计任务如下： 1） 了解传感器原理与其接口方式； 2） 根据传感器接口方式选择与实验箱的连接； 3） 编写相应驱动程序； 4） 编写 QT 应用界面程序。 设计要求设计要求 1. 搭建实验环境，内容包括： (1) 安装宿主机方的软件：虚拟机软件 Vmware workstation、操作系统 Fedora 或 RedHat Enterprise Linux，以及其他个人所需软件。 (2) 搭建交叉编译环境，设置环境变量。 2. 编写、调试 AD 采集驱动程序和电机驱动程序和测试用例。 3. 利用 QT 完成本系统的监控界面设计。

5、4. 制作根文件系统，将上述驱动和 QT 应用程序加入根文件系统中（或将 驱动编译进内核） ，使得采集监控系统可脱离宿主机（即 PC 机）独立 运行。 5. 3 人一组，协作完成。 0 第一章、设 计 任 务 - 1 - 设计注意事项设计注意事项 图图 1.3 外接定义外接定义 基于 51 单片机的电子钟设计 - 2 - 第二章、总体方案设计与方案论证第二章、总体方案设计与方案论证 总体方案设计总体方案设计 经分析，将系统分为两个部分，一个是由湿度传感器组成的检测部分，另一 个是由单片机控制部分及 QT 显示界面组成的主控与显示部分。如图 2.1 所示， 由 FC-28 湿度传感器及 LM39

6、3 芯片组成的湿度检测电路将所检测到的数据发送 到 ARM2410 单片机,单片机对接收到的数据进行处理后通过 QT 程序运行界面显 示，稳压电源将对各部分进行供电。 系统主要构件选择与论证系统主要构件选择与论证 单片机控制模块选择与论证单片机控制模块选择与论证 采用芯片 ARM2410cl，这是韩国三星公司推出的基于 ARM920T 内核和 AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture ）总线的一款微处理器； 使用 0.18um CMOS 工艺；集成 LCD、UART、IIC、SPI、IIS、USB、SD 控制器等片 内外围接口，支持 ROM

7、和 NAND Flash 引导，适合面向功耗较低、成本敏感、应 用环境较好的消费类电子产品。符合此次课程设计的要求。 第 3 章 、硬件设计说明 - 3 - 湿度检测模块选择与论证湿度检测模块选择与论证 采用芯片 LM393 及湿度传感器 FC-28 组成的检测模块。LM393 是双电压比较 器集成电路，输出负载电阻能衔接在可允许电源电压范围内的任何电源电压上， 不受 Vcc 端电压值的限制.此输出能作为一个简单的对地 SPS 开路(当不用负载电 阻没被运用)，输出部分的陷电流被可能得到的驱动和器件的 值所限制.当达 到极限电流(16mA)时，输出晶体管将退出而且输出电压将很快上升。输出饱和电

8、 压被输出晶体管大约 60ohm 的 SAT 限制。当负载电流很小时,输出晶体管的低 失调电压(约 1.0mV)允许输出箝位在零电平，拥有较好的稳定性和敏感性，与湿 度传感器 FC-28 相结合即可通过改变发送电平实现湿度监控。 系统组成系统组成 本系统由 ARM2410 单片机主控电路,芯片 LM393 及湿度传感器 FC-28 组 成的检测模块，QT 显示模块 3 部分组成。 第第 3 章章、硬件设计说明、硬件设计说明 LM393LM393 使用说明使用说明 如图 LM393 内部采用双列直插 8 脚塑料封装（DIP8）和微形的双列 8 脚塑料封装 （SOP8） 基于 51 单片机的电子钟

9、设计 - 4 - LM393是高增益,宽频带器件，像大多数比较器一样，如果输出端到输入端有 寄生电容而产生耦合，则很容易产生振荡。这种现象仅仅出现在当比较器改变状 态时，输出电压过渡的间隙，电源加旁路滤波并不能解决这个问题，标准 PC 板 的设计对减小输入输出寄生电容耦合是有助的。减小输入电阻至小于10K 将减 小反馈信号，而且增加甚至很小的正反馈量(滞回1.010mV)能导致快速转换,使 得不可能产生由于寄生电容引起的振荡，除非利用滞后，否则直接插入 IC(集成 电路板 integrated circuit，缩写：IC) 并在引脚上加上电阻将引起输入输出 在很短的转换周期内振荡，如果输入信号

10、是脉冲波形，并且上升和下降时间相当 快，则滞回将不需要。比较器的所有没有用的引脚必须接地。 LM393偏置网络确立了其静态电流与电源电压范围 2.030V 无关。通常电源 0 LM393 使用说明 - 5 - 不需要加旁路电容。差分输入电压可以大于 Vcc 并不损坏器件，保护部分必须能 阻止输入电压向负端超过-0.3V。 LM393的输出部分是集电极开路，发射极接地的 NPN 输出晶体管，可以用多集 电极输出提供或 OR ing 功能。输出负载电阻能衔接在可允许电源电压范围内的 任何电源电压上，不受 Vcc 端电压值的限制。此输出能作为一个简单的对地 SPS 开路(当不用负载电阻没被运用)，输

11、出部分的陷电流被可能得到的驱动和器件的 值所限制。当达到极限电流(16mA)时，输出晶体管将退出而且输出电压将很快 上升.输出饱和电压被输出晶体管大约60ohm 的 SAT 限制。当负载电流很小时, 输出晶体管的低失调电压(约1.0mV)允许输出箝位在零电平。 传感器工作原理传感器工作原理 基于 51 单片机的电子钟设计 - 6 - 它以 FC-28 湿度传感器作探头，LM393 做比较器，两个电极插入土壤后充当 电阻，与芯片中的电阻分压，再送到 LM393 同相 端中与变阻器得到的电压比较，在土壤湿度达不 到设定阈值时，D0 口输出高电平，当土壤湿度 超过设定阈值时，D0 口输出低电平。 第

12、第 4 章章、系统软件设计、系统软件设计 总体设计说明总体设计说明 单片机接收传感器送出的电压值，通过高低电平 变化，判断是否达到阈值，读取数据时间 第 4 章 、系统软件设计 - 7 - （120s）可通过触屏界面控制，若未达到阈值，于界面上显示 OK；若达到阈值， 于界面上显示 Warning。 关键程序清单关键程序清单 驱动代码读取部分驱动代码读取部分 static ssize_t s3c2410_IO_read (struct file *filp, char *buf, size_t len) /*读取 GPIO_B5 引脚的状态*/ unsigned char ret; ret =

13、 read_gpio_bit(GPIO_B5); / / 读取引脚电平 0,1 copy_to_user(buf, / /将内核地址空间送到用户空间 return 1; QTQT 界面控制部分界面控制部分 MyLed:MyLed() ui.setupUi(this); set_time=2; /初始化时间 2s 检查一次 timer=new QTimer(this);/初始化定时器 timer-start(set_time*1000);/启动定时器 /*分别定义信号与槽连接*/ 基于 51 单片机的电子钟设计 - 8 - QObject:connect(timer,SIGNAL(timeout

14、(),this,SLOT(test(); QObject:connect(ui.horizontalScrollBar, SIGNAL(sliderMoved(int), ui.lcdNumber, SLOT(display(int); QObject:connect(ui.horizontalScrollBar, SIGNAL(sliderMoved(int), this, SLOT(changetemp(int); fd = open(“/dev/s3c2410-leds“, 0);/设备未找到 if (fd setText(“Current Status: OK!“); if(int(b

15、uf)=0) / /湿度达到阈值 ui.label-setText(“Current Status: WARNING!“); void MyLed:changetemp(int a) / /检测时间设定 set_time=a; 第 5 章 、系统实现与功能调试 - 9 - timer-start(set_time*1000); 第第 5 章章、系统实现与功能调试、系统实现与功能调试 系统功能与操作说明系统功能与操作说明 调试记录及调试结果调试记录及调试结果 第第 6 章章、课题总结、课题总结 此次课题重点是使湿度传感器和单片机控制相结合，在此次实验过程中，为 了解决基本的硬件及模块功能学习，我

16、们进行了程序设计，通过调试，我们得到 了基本的功能，可以正确检测湿度。 通过本课题的工作，我逐渐认识到单片机发展的迅速，及其功能的强大， 并且对其实现电子钟有了深刻的认识。借此，我们在日后还需要从以下几个方面 进行改进： （1）提高湿度检测精度； （2）增加湿度数值功能； 基于 51 单片机的电子钟设计 - 10 - （2）增加湿度阈值更改功能； 本次实验设计在老师的指导下完成的。从课题设计的立题到最终的完成， 老师给予了极大的指导和帮助，并提出了很多宝贵的意见。我以诚挚的心情向老 师和帮助过我的同学表示衷心的感谢，感谢在这半年时间里对我的关怀、鼓励和 悉心的指导。 参考文献参考文献 1 李俊，张晓东 - 微计算机信息 ，2008 年 2 高美珍 - 电子工程师 ，2004 年 3 封海兵 - 计量与测试技术