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1、 基于ARM的无线数据采集系统的设计(1) 系 别：信息科学与技术系专 业 班：通信工程 班姓 名： 学 号： 指导教师： 基于ARM的无线数据采集系统的设计(1)Design of Wireless Data Acquisition System Based on ARM (1) 摘 要无线数据采集系统，不仅能很好地满足各行业信息采集的需求，而且也为各行业提高了生产和工作效率，减少建设成本和运营成本，创造了很好的经济效益和社会效益，符合经济建设和社会发展的要求。在信息采集系统中，采用无线方式进行信息的传输，可避免布线的麻烦，有效扩展控制距离和范围。本课题研究的是对温度的采集和无线传输。温度信
2、息的采集与处理是信息采集与处理领域经常要解决的问题，应用广泛。本课题使用ARM7开发板、DS18B20温度传感器和nRF905无线模块搭建无线采集的硬件系统。ARM7作为控制核心，控制DS18B20和nRF905无线模块的工作状态，以实现对整个系统的控制。DS18B20采集现场的温度，传输给ARM7处理，nRF905使用433MHz的无线频段将数据发射出去。系统的软件设计使用ARM开发环境ADS1.2，并通过Jtag口进行在线仿真调试。本论文介绍了系统整体方案的设计、硬件设计、软件设计。最终整个系统实现对温度的现场采集，然后经过无线传输，在电脑上实时显示。 关键词：无线采集 ARM7 DS18
3、B20 nRF905 AbstractWireless data acquisition system can not only satisfy the needs of various sectors of information collection, but also improve production and working efficiency. It reduces construction costs and operating costs and creates a good economic benefit and social benefit, in line with
4、economic construction and social development. In the information acquisition system, transmitting the data wirelessly can avoid the wiring problems and expanding the control distance.The project researches how to acquire temperature and transmit the temperature wirelessly. The acquisition and proces
5、s of temperature information is a common problem in the information acquisition field and has wide application. ARM7 development board, DS18B20 the temperature sensor and nRF905 the wireless module are used to build the hardware foundation for wireless acquisition system in this project. As a contro
6、l unit, ARM7 controls the working status of DS18B20 and nRF905 the wireless module in order to control the whole system. DS18B20 collects on-site temperature and transmits the temperature to the ARM7 for processing. And nRF905 will transmit the temperature out by using 433MHz radio frequency band. I
7、n the system, software design is based on the ARM development environment ADS1.2, and online simulation debugging through Jtag port . This paper introduces the overall system solution design, hardware design and software design. Eventually the whole system will achieve the result of on-site temperat
8、ure acquisition, wireless transmission and real-time display on the computer.Key words:Wireless Acquisition ARM7 DS18B20 nRF905目 录摘要IAbstractII绪论11 系统设计方案31.1 系统研究31.2 系统整体方案31.2.1 控制核心31.2.2 温度采集41.2.3 无线收发42 硬件设计52.1 温度采集模块设计52.2 无线收发模块设计63 软件设计93.1 系统软件设计整体思路93.2 S3C44B0初始化93.3 温度采集子程序设计103.3.1 D
9、S18B20复位函数103.3.2 测量温度函数113.3.3 读取温度函数113.4 无线收发子程序设计123.4.1 初始化nRF905函数133.4.2 SPI读写操作函数133.4.3 配置nRF905函数153.4.4 发送数据函数163.4.5 接收数据函数173.5 系统调试183.6 结果分析19结论20致谢21参考文献22附录一S3C44B0核心板原理图2323绪 论 1991年ARM公司成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。ARM公司是专门从事基于RISC技术芯片设计开发的公司，作为知识产权供应商，本身不生产芯片，靠转让设计许可由合作公司生产各具特色的芯片，世界各大半
10、导体生产商从ARM公司购买其设计的ARM微处理器核，根据各自不同的应用领域，加入适当的外围电路，从而形成自己的ARM微处理器芯片进入市场。目前，全世界有几十家大的半导体公司都使用ARM公司的授权，因此既使得ARM技术获得更多的第三方工具、制造、软件的支持，又使整个系统成本降低，使产品更容易进入市场被消费者所接受，更具有竞争力。 到目前为止，ARM微处理器及技术的应用几乎已经深入到各个领域： 工业控制领域：作为32的RISC架构，基于ARM核的微控制器芯片不但占据了高端微控制器市场的大部分市场份额，同时也逐渐向低端微控制器应用领域扩展，ARM微控制器的低功耗、高性价比，向传统的8位/16位微控制
11、器提出了挑战。 无线通讯领域：目前已有超过85%的无线通讯设备采用了ARM技术，ARM以其高性能和低成本，在该领域的地位日益巩固。 网络应用：随着宽带技术的推广，采用ARM技术的ADSL芯片正逐步获得竞争优势。此外,ARM在语音及视频处理上行了优化，并获得广泛支持，也对DSP的应用领域提出了挑战。 消费类电子产品：ARM技术在目前流行的数字音频播放器、数字机顶盒和游戏机中广泛采用。 成像和安全产品：现在流行的数码相机和打印机中绝大部分采用ARM技术。手机中的32位SIM智能卡也采用了ARM技术。 除此以外，ARM微处理器及技术还应用到许多不同的领域，并会在将来取得更加广泛的应用。无线数据采集系
12、统，可以广泛应用到国民经济的各个领域中：如无线数据采集与传输、车辆监控、无线抄表、工业数据采集系统、水文气象监控、无线遥控、生物信号采集等。这些应用为国家和企业节省了大量的人力物力。在工业、农业、环保、气象、水利、电力、能源等系统中，常常需要对众多数据点进行实时监测和采集。如果采集现场环境恶劣，通过传统的电缆连接传输数据，不仅安装复杂，而且铺线成本很高，往往事倍功半。基于ARM的无线数据采集传输，实现了对现场数据的采集和短距离内数据的无线传输。无须铺设线缆，降低了环境改造成本，方便了数据采集人员的工作。随着嵌入式的应用、无线网络的覆盖和传感器的应用，未来即将进入物联网的概念，打造一个“智慧地球
13、”。更好的为人们的生活与工作服务，让人们享受高科技带来的便捷。物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中，物品(商品)能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)技术，通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。物联网的应用方向有：智能交通、城市安防、电力、环境检测、医疗卫生、家庭个人。物联网有着广阔的发展前景，但目前还仅仅是开始，可以说是方兴未艾。本课题以温度的采集与无线传输为研究内容。具体说明ARM处理器、传感器、无线传输模块在实际生活和
14、工作中的具体应用。无线采集系统必将有着更为广阔的发展空间。1 系统设计方案1.1 系统研究本系统将综合利用ARM处理器S3C44B0、温度传感器DS18B20、无线收发模块nRF905、数码显示管，基于C语言编程，并以ADS1.2软件为开发环境完成所有的软硬件设计。具体的设计的内容包括以下几个方面：（1） 明确系统的功能，完成系统功能模块的划分。（2） 在系统需求及系统技术指标的要求下，对整个系统的实现提出最佳的设计方案。（3） 在方案的基础上，结合系统实现的难易程度，选择所需的器件类型，（4） 基于S3C44B0开发板完成各模块的硬件设计。（5） 基于ADS1.2开发环境，实现温度采集、数据
15、发送和接收的软件设计。（6） 完成软硬件的调试，实现系统的功能。1.2 系统整体方案在对系统功能要求进行分析的基础上，结合技术指标和实现成本，对温度无线采集系统实现提出如下整体设计方案：数码管显示PC显示控制核心温度采集控制核心无线接收无线发送图1-1 整体方案框图如图1-1，整个系统由温度采集模块、控制中心、数码显示管、无线收发模块组成。由温度采集模块现场采集温度，温度数据由控制中心处理并将其显示到数码显示管上，最后将数据经无线发送模块发送。在接收端，无线模块检测到无线载波、接收数据，交由控制中心处理，同步显示到PC机上，实现远程监控。1.2.1 控制核心控制核心选用的是32位ARM处理器S3C44B0。S3C44B0是三星公司推出的32位RISC处理器，提供了高性价比和高性能的微控制器解决方案。S3C44B0提供了丰富的内置部件，包括：8KB cache，内部SRAM，LCD控制器，带自动握手的2通道UA
