基于ARM7無線傳輸?shù)臒犭娕歼h(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

摘要: 采用基于ARM7系列的低功耗、高性能嵌入式SoC芯片SAMSUNG S3C44B0X作為主控制器，在TCP/IP、GPRS技術(shù)相結(jié)合的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)具有無線傳輸熱電偶采集的數(shù)據(jù)系統(tǒng)。遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件模塊采用Delphi7語言編寫，分為數(shù)據(jù)采集端和控制端兩部分。試驗(yàn)證明，整套系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟(jì)，有一定的推廣價(jià)值。

引言

目前，很多功能強(qiáng)大的嵌入式處理器都基于ARM內(nèi)核構(gòu)建。這樣的配置系統(tǒng)性價(jià)比高，可擴(kuò)展性能強(qiáng)。

工業(yè)檢測系統(tǒng)應(yīng)用中，作為一種主要的測溫元件，熱電偶具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、使用方便、測溫范圍寬、測溫精度高等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)溫度控制過程中。但是熱電偶輸出電勢(shì)極其微弱，而且存在冷端溫度誤差和輸出電勢(shì)與被測溫度的非線性問題，易引起較大測量誤差，需要極其復(fù)雜的信號(hào)處理電路。MAX6675是Maxim公司推出的K型熱電偶串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器，該型號(hào)芯片能夠獨(dú)立完成信號(hào)放大、冷端補(bǔ)償、線性化、A／D轉(zhuǎn)換及SPI串口數(shù)字化輸出功能，能夠簡化熱電偶測量智能裝置的軟硬件模塊的設(shè)計(jì)。

移動(dòng)檢測終端可以快速投入現(xiàn)場，系統(tǒng)調(diào)試周期短。隨著無線3G業(yè)務(wù)的普及，各種基于無線通信的傳輸成本快速下降，無線、移動(dòng)、遠(yuǎn)程測溫控制系統(tǒng)將更加普及。國內(nèi)外基于無線通信的相關(guān)研究也開始變得很熱門，有相關(guān)產(chǎn)品投入市場。本文根據(jù)溫度監(jiān)控領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)，開發(fā)一套基于ARM7處理器和GPRS無線傳輸模塊的嵌入式無線熱電偶測溫控制系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原理

溫度遠(yuǎn)程無線監(jiān)控系統(tǒng)以應(yīng)用為中心，由SPI接口連接MAX6675采集溫度數(shù)據(jù)，通過串口發(fā)送到華為GTM900A無線傳輸模塊。由于GPRS網(wǎng)絡(luò)(2．5G移動(dòng)通信技術(shù))支持TCP／IP協(xié)議，這使得無線數(shù)據(jù)傳輸變得更加輕松，而且相對(duì)價(jià)格比短消息等要便宜許多。為了能夠遠(yuǎn)程設(shè)置參數(shù)，系統(tǒng)支持通過短信的方式設(shè)置相關(guān)核心參數(shù)。終端設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

本系統(tǒng)的終端設(shè)備采用模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想，將終端設(shè)備分為主控模塊和各個(gè)功能模塊。主控模塊和各功能模塊之間有統(tǒng)一的或者特定的接口形式，用戶可根據(jù)實(shí)際情況選用不同的功能模塊。各種類型的數(shù)據(jù)可以在系統(tǒng)中同時(shí)傳輸而不相互干擾，同時(shí)也可根據(jù)市場變換的需求繼續(xù)擴(kuò)展其他功能模塊。

溫度遠(yuǎn)程無線監(jiān)控系統(tǒng)的幾個(gè)主要模塊功能如下：

①傳感器數(shù)據(jù)處理模塊。根據(jù)實(shí)際需要，采集熱電偶溫度傳感器數(shù)據(jù)。當(dāng)采集到的數(shù)據(jù)值高于或者低于報(bào)警值時(shí)，啟動(dòng)自動(dòng)報(bào)警模塊，提醒巡查人員注意。

②LCD顯示模塊。顯示檢測到的溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的系統(tǒng)核心參數(shù)，以便相關(guān)工作人員觀測數(shù)據(jù)。

③自動(dòng)報(bào)警模塊。在系統(tǒng)檢查到有效報(bào)警信息后，該模塊馬上使嵌入式設(shè)備上的蜂鳴器發(fā)出警報(bào)聲，與此同時(shí)發(fā)送報(bào)警信息。該信息通過GPRS網(wǎng)絡(luò)及時(shí)傳回遠(yuǎn)端的監(jiān)控管理中心，以便工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取相應(yīng)的處理措施。

④參數(shù)配置模塊。系統(tǒng)的核心參數(shù)配置通過I2C總線保存在Atmel AT24C01芯片里，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)讀取相關(guān)參數(shù)。參數(shù)的設(shè)置可以通過多種方式(串口、短信和網(wǎng)絡(luò))實(shí)現(xiàn)。

⑤ARM7核心控制模塊。采用低功耗、高性能嵌入式SoC芯片SAMSUNG S3C4480X以及8MB RAM和2 MBFlash ROM。

⑥熱電偶溫度采集處理模塊。通用I／O口用軟件來模擬SPI操作，實(shí)現(xiàn)ARM7與MAX6675的通信。

⑦GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸模塊�？紤]到系統(tǒng)的實(shí)際需求，采用華為GTM900A模塊。該模塊支持AT指令，模塊的控制、數(shù)據(jù)的傳輸可以通過AT指令發(fā)送或者讀取該設(shè)備的串口。

⑧遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件模塊。遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件采集端和控制端。采集端需要連接到Internet上，有固定的IP地址，負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程終端數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送�？刂贫擞刹僮魅藛T使用，在界面上顯示各個(gè)終端的運(yùn)行情況、當(dāng)前的實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)，操作人員的指令通過控制端下發(fā)到采集端，最后通過采集端發(fā)送到各個(gè)對(duì)應(yīng)的終端。