课程设计 题 目：基于ARM和RS-485的远程水温控制系统设计 姓 名： * 班 级： 自 动 化 学 号： 20091234 学 院： 信息工程学院 指导教师： * 2012年10月24日基于ARM和RS485的远程水温控制系统设计摘要：本设计是基于ARM作为主处理器的温度采集系统，利S3C2410ARM微处理器作为主控CPU，LM-PT100作为温度采集模块实时采集温度数据，并与隔离的RS485通讯接口连接，实现了传统的数据采集系统由于存在响应慢、精度低、传输距离近的现象，能够完全适应现代化工业的高速发展要求。关键字：ARMS3C2410 LM-PT100 RS485 ABSTRACTThe design is based on the ARM as the main processor temperature acquisition system, Lev S3C2410ARM microprocessor as main control CPU, LM-PT100 as the temperature acquisition module real-time temperature data acquisition, and the isolation of the RS485 communication interface, the realization of the traditional data acquisition system due to the slow response, low precision, transmission distance near, can fully meet the requirements of the rapid development of modern industry.Keywords: ARMS3C2410 LM-PT100 RS485 引言随着智能控制技术的快速发展,在现代的工农业生产和科研实验的许多场合中需及时、准确地获取温度信息进而完成对温度的预期控制。温度是一个永恒的话题，和人们生活环境有着密切相关的物理量，也是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要物理量，是国际单位制七个基本量之一。在工业中，利用测量和控制温度来保证生产的正常运行。在农业中，用于保证蔬菜大棚的恒温保产等。温度的测量机控制对保证产品质量，提高生产小璐，节约能源，生产安全，促进国民经济的发展起到非常重要的作用。在工业控制场合中，常会要求通过PC向嵌入式微机传输图片文件、数据文件等。RS485由于价格便宜、操作简单、使用者可以随意编写应用协议等优点，被广泛应用在中等长距离的控制通讯中。因此，利用RS485实现PC到嵌入式系统的文件传输，十分具有现实意义。以往常用单片机做处理器，然而目前ARM系列芯片由于性价比高，因此在中高端的控制领域已有替代单片机的趋势。本文以基于ARM9的三星S3C2410A为嵌入式微处理器，嵌入式Linux为嵌入式操作系统搭建一个嵌入式系统，成功实现了PC通过RS485向嵌入式系统传输文件。目 录摘要1引言2目录3一、系统总体结构4二、硬件设计52.1 中央控制单元52.2 温度检测模块72.3 传输模块92.4 显示模块102.5 报警模块112.6键盘模块12三、参考文献13一、系统总体设计此系统是使用Samsung公司的ARM9S3C2410处理器作为核心，S3C2410负责系统的控制工作并且通过铂电阻传感器采集的温度和RS485传来的、经过处理的温度变化信号，以数字的方式显示在LCD液晶显示屏上，如果温度超出或低于设定温度，处理器即产生PWM信号使蜂鸣器发出声音，下图为总体框图。显示模块PT100S3C2410报警模块A/D转换MAX485按键模块 PC232/485转换器二、硬件设计：2.1 主控单元 采用Samsung公司的ARM9S3C2410处理器作为核心。S3C2410用于低成本、低功耗和高性能手持设备和一般应用的单片微处理器解决方案。S3C2410X处理器简介：SAMSUNG 公司的S3C2410X16/32 位RISC 微处理器计划用于低成本、低功耗和高性能手持设备和一般应用的单片微处理器解决方案。为了降低系统成本，S3C2410X 包含了如下部件：独立的16KB 指令和16KB 数据缓存，用于虚拟内存管理的MMU单元，LCD 控制器（STN & TFT)，非线性（NAND）Flash 引导单元，系统管理器（包括片选逻辑和SDRAM 控制器），3 通道的异步串行口（UART），4 个通道的DMA，4 个通道的带脉宽调制器（PWM）的定时器，输入输出端口，实时时钟单元（RTC），带有触摸屏接口的8 通道10 位AD转换器，IIC 总线接口，IIS 总线接口，USB 的主机（Host）单元，USB 的设备（Device）接口，SD 卡和MMC（Multi-Media Card）卡接口，2 通道SPI 接口和锁相环（PLL）时钟发生器。S3C2410X 微处理器是使用ARM920T 核、采用0.18um 工艺CMOS 标准宏单元和存储编译器开发应用中，它采用了一种新的总线结构，即高级微控制器总线结构（AMBA）。S3C2410X 的杰出特性是它的CPU 核，采用了由ARM 公司设计的16/32 位ARM920T RISC处理器。ARM920T 实现了MMU、AMBA 总线和独立的16KB 指令和16KB 数据哈佛结构的缓存，每个缓存均为8 个字长度的流水线。S3C2410X 通过提供全面的、通用的片上外设，使系统的全部成本降到最低，并且不需要配置额外的部件。 􀂋 1.8V ARM920T内核，1.8V/2.5V/3.3V存储系统，带有3.3V16KB指令和16KB数据缓存及MMU单元的外部O接口的微处理器 􀂋 外部存储器控制（SDRAM控制和芯片选择逻辑） 􀂋 LCD控制器（支持4K颜色的STN或256K色TFT的LCD），带有1个通道的LCD专用DMA控 制器 􀂋 4通道DMA，具有外部请求引脚 􀂋 3通道UART（支持IrDA1.0，16字节发送FIFO及16字节接收FIFO）/2通道SPI接口 􀂋 1个通道多主IIC总线控制器/1通道IIS总线控制器 􀂋 1.0版本SD主机接口及2.11版本兼容的MMC卡协议 􀂋 2个主机接口的USB口/1个设备USB口（1.1版本） 􀂋 4通道PWM定时器/1通道内部计时器 􀂋 看门狗定时器 􀂋 117位通用目的I/O口/24通道外部中断源 􀂋 电源控制：正常、慢速、空闲及电源关闭模式 􀂋 带触摸屏接口的8通道10位ADC 􀂋 带日历功能的实时时钟控制器 􀂋 具有PLL的片上时钟发生器图（一）S3C2410硬件结构图2.2 温度采集模块LM-PT100是带LCD显示的热电阻温湿度传感器，工作于-40+85工业级环境，采集温度范围为200200，显示精度0.1；综合精度0.3。将其与RS485中继器相连，可将原来只能连接32个PT100热电阻采集模块连到同一网络曾多到255个，且最大通信距离为1200m。LM-PT100是一种新型的热电阻温度传感器采集模块(利用它可以实现两路现场温度的采集，同时利用其自身的RS485总线串行通信接口可以方便地和环境监控主机或其他工控主机进行联网。PT100热电阻采集模块可通过隔离的485通讯接口与RS485局域控制网组网连接，RS485最多允许32个PT100热电阻采集模块挂在同一总线上，但如采用Link-Max的RS485中继器，则可将多达256个PT100热电阻采集模块连到同一网络，且最大通信距离为1200m。在将PT100、热电阻采集模块安装入网前，应对其进行配置，并首先应将模块的波特率与网络的波特率设为一致，同时应分别设置PT100热电阻采集模块为不同的地址，防止各PT100、PT1000热电阻采集模块的地址冲突。将PT100热电阻采集模块正确连接后，主机发出读数据命令即可使PT100热电阻采集模块将数据送回主机。PT100热电阻采集模块内的数据每秒钟更新一次，并周期性地更新LCD显示屏的显示数据。LM-PT100除可完成温度采集外，还可以预先设置温度的上下限报警值，当环境参数超过该设定值时，机内蜂鸣器立即响起报警声。PT100热电阻采集模块是一种具有广泛应用前景的全数字化PT100热电阻采集模块，使用该模块可使温度监控变得十分容易，PT100热电阻采集模块可接两线制、三线制、四线制。当采用三线四线时，模块可对线阻进行有效地补偿。使电缆的长度不影响采集精度。该模块在环境监控系统、电力系统和工业自动化等领域获得广泛的应用，具有极优的性价比。图（二）PT100的A/D转换2.3 传输模块由于RS-232-C接口标准出现较早，难免有不足之处，主要有以下四点： （1） 接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL 电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。 （2） 传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps。 （3） 接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式， 这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。 （4） 传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺，实际上也只能 用在50米左右。 针对RS-232-C的不足，于是就不断出现了一些新的接口标准，RS-485就是其中之一，它具有