基于嵌入式网络的温控系统设计

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1、基于嵌入式网络的温控系统设计：随着X络技术近几年的飞速发展，在工业生产的各个领域得到广泛的应用。工业生产对环境变量的要求非常高，特别是对温度，温度是工业生产、科学研究和日常生活中最常见和最基本的工艺参数之一。通过温度采集系统获得相关数据，从而调整生产过程中供热系统的运行参数，达到节能减排的目的，同时避免因温度存在误差造成的经济损失。为满足现代工业在生产过程中对温度监控的要求，设计一种基于嵌入式X络化采集X络，能够实现远程的温度数据采集和监控。　　关键词：ARM；嵌入式系统；温度控制系统　　：TP273：A：

2、1671－7597（2011）0310097－01　　　　1嵌入式系统　　1.1嵌入式系统概述　　随着现代计算机技术和微电子技术的发展，嵌入式系统被广泛的应用于无线通信领域、工业领域和消费电子等各个领域。嵌入式系统以嵌入式应用为目的，将计算机的软件、硬件结合在一起，完成预设的功能和执行相应的任务。创造性的提出了以低价的微处理器（MCU）作为服务器，使底层检测设备与Inter实现无缝连接的方案，真正的做到了远程监控。　　在设计过程中需要考虑以下几个问题：　　1）选择远程的数据传输方式。远程传输数据的方式有很多

3、种，需要根据系统应用的实际环境和工作的情况来确定数据的传输方式。本文考虑到应用的环境和工作性质等情况采用基于X络的数据传输方式。　　2）数据的安全性。为防止数据在传输过程中被截取，数据在传送之前要进行严格的加密，远程PC端接收到数据时要进行校验和解密，以确保数据的安全。　　本文设计的系统具有以下特点：　　1）用户可以通过PC终端机查看温度和进行相应的操作；2）利用了ARM高速微处理器和μCLinux操作系统、TCP/IP通信协议，传输速度快且稳定可靠；3）采用了模糊PID控制技术，从而使控制温度可以达到比较

4、高的精确度。　　1.2嵌入式系统的硬件组成　　在硬件上，嵌入式系统以微处理器（MCU）为处理核心，由通信模块、存储器、输入/输出设备、传感器、LCD显示、电源等模块组成。通过RS232/RS48串口通信实现与上位机进行数据通信。　　该系统的处理过程是：ARM（微处理器）向温度传感器（DS18B20）发送控制信号，温度传感器将采集到得温度数据回传给ARM（微处理器），处理器将采集到得数据通过LCD显示器实时的显示出来，中间将采集到得温度数据保存到FLASH中，通过串口通信将数据传送到上位机，上位机中建立相应的

5、数据库，并将这些数据长期的保存起来，方便以后的数据查看和绘制相应的数据动态曲线图，打印输出。　　利用嵌入式微处理器ARM和单总线的温度传感器DS18B20设计的测温X络灵活、方便、抗干扰能力比较强、分辨率高，适合在各种复杂的环境下进行相关的作业。　　1.3嵌入式系统的软件组成　　现代高性能的嵌入式系统的应用越来越广泛，操作系统的使用已经成为一种必然的趋势。　　在设计一个简单的应用程序时，我们通常不用考虑使用操作系统，但是在设计比较复杂的程序或者系统时，就需要一个操作系统来管理和控制内存、多任务和周边的资源等

6、等。对于本文中使用操作系统的嵌入式系统来说，它的软件结构包括：设备驱动层、应用程序接口（API层）、RTOS（实时操作系统）和实际应用程序层。　　1）硬件抽象层。硬件层中包含嵌入式微处理器、存储器、通用设备接口和I/O接口（A/D、D/A、I/O等）。在一片嵌入式处理器基础上添加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了一个嵌入式核心控制模块。　　2）中间层。硬件层与软件层之间为中间层，也称为硬件抽象层或板级支持包（BoardSupportPackage，BSP），它将系统上层软件与底层硬件分离开来，使系统的

7、底层驱动程序与硬件无关，上层软件开发人员无需关心底层硬件的具体情况，根据BSP层提供的接口即可进行开发。　　3）系统软件层。系统软件层由实时多任务操作系统、文件系统、图形用户接口、X络系统及通用组件模块组成。实时多任务操作系统是嵌入式应用软件的基础和开发平台。　　嵌入式操作系统包括非实时操作系统和实时操作系统。嵌入式操作系统（EOS）是一种用途广泛的系统软件，过去它主要应用与工业控制和国防系统领域。EOS负责嵌入系统的全部软、硬件资源的分配、任务调度，控制、协调并发活动。它必须体现其所在系统的特征，能够通过

8、装卸某些模块来达到系统所要求的功能。嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。本设计选用支持多用户多任务的μCLinux。　　2温度的采集和转换　　控制系统中一个非常重要的指标就是实时性，为了使系统满足要求，传统的设计方法很难达到预定的目标，本文采用嵌入式操作系统μCLinux可以很好地解决了系统对温度实时性的要求，同时可以使应用程序的执行起来稳定、快速、