何小虎

摘 要： 針對許多溫度傳感器沒有對數(shù)字信號分析及處理，達到自動化控制的效果。本文介紹了一個基于S3C6410的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)板，使用嵌入式Linux系統(tǒng)作為軟件平臺，采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器的數(shù)字測溫系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以方便實現(xiàn)溫度采集和顯示，可被用于各種復(fù)雜環(huán)境下的實時溫度測量行為。

關(guān)鍵詞： 溫度傳感器 嵌入式系統(tǒng) 測試系統(tǒng)

1.引言

溫度傳感器是一類被廣泛應(yīng)用且被最先開發(fā)的傳感器。但大多數(shù)溫度傳感器沒有對數(shù)字信號分析及處理，達到自動化控制的效果。因此，本設(shè)計基于這種情況，利用相關(guān)軟硬件提高了溫度傳感器的實用價值。

2.總體設(shè)計

2.1系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

從需求分析可以看出，該系統(tǒng)的功能模塊應(yīng)包括以下幾個部分：實時溫度采集與更新模塊、自定義溫度警報模塊、超溫報警模塊。DS18B20采用了單總線方式的傳輸協(xié)議，即只需要一根管腳就可以對輸入輸出進行控制。此種單總線傳輸協(xié)議在實際應(yīng)用中有很大優(yōu)勢，使用此種協(xié)議的芯片不需要任何外圍電路，對硬件設(shè)計時的復(fù)雜性大大簡化了許多。

2.2系統(tǒng)軟件設(shè)計方案

2.2.1嵌入式操作系統(tǒng)選擇

在本設(shè)計當(dāng)中，硬件平臺完全支持Linux、開發(fā)便捷迅速、資料眾多、內(nèi)核小、效率高等優(yōu)點決定了在本設(shè)計當(dāng)中的穩(wěn)定性等優(yōu)點，均使得本設(shè)計采用了Linux作為開發(fā)的操作系統(tǒng)。

2.2.2應(yīng)用層程序語言選擇

應(yīng)用程序使用C語言進行開發(fā)，使用Linux標準C語言接口，與驅(qū)動層進行交互。

3.硬件設(shè)計

3.1整體硬件電路設(shè)計

根據(jù)硬件設(shè)計方案，在開發(fā)中用到的硬件有Tiny6410開發(fā)板、DS18B20數(shù)字溫度傳感器、USB轉(zhuǎn)串口數(shù)據(jù)線。

3.2硬件連接方式

將USB轉(zhuǎn)串口線一端接在Tiny6410的串口1上，另一端連接PC機USB接口。兩個DS18B20傳感器的VCC與GND管腳并聯(lián)起來，與Tiny6410開放的電源與地線接口相連，兩個傳感器的數(shù)據(jù)接口一起連接在S3C6410的GPIO的管腳上。

4.軟件設(shè)計

4.1嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)

本系統(tǒng)在軟件方面主要由Linux內(nèi)核裁剪和移植、底層驅(qū)動程序開發(fā)、上層應(yīng)用程序開發(fā)三部分組成。其中，Linux內(nèi)核的運行需要有引導(dǎo)程序BootLoader、內(nèi)核的配置裁剪與編譯、根文件系統(tǒng)的編譯三個部分支持。

4.2驅(qū)動程序設(shè)計

在本設(shè)計當(dāng)中，對DS18B20數(shù)字溫度傳感器根據(jù)其數(shù)據(jù)手冊上的傳輸協(xié)議及參數(shù)進行驅(qū)動編寫，首先要明確其控制參數(shù)及流程。本系統(tǒng)中對傳感器的操作流程如下：

DS18B20寫操作：

（1）置數(shù)據(jù)線高電平；

（2）延時2微秒；

（3）置數(shù)據(jù)線低電平；

（4）延時15微秒；

（5）按從低位到高位的順序發(fā)送字節(jié)（一次只發(fā)送一位）；

（6）延時60微秒；

（7）數(shù)據(jù)線拉到高電平；

（8）循環(huán)上述步驟使9位傳送完畢；

（9）數(shù)據(jù)線拉高電平。

DS18B20讀操作：

（1）置數(shù)據(jù)線高電平；

（2）延時2微秒；

（3）數(shù)據(jù)線拉低電平；

（4）延時2微秒；

（5）數(shù)據(jù)線拉高電平；

（6）延時8微秒；

（7）讀數(shù)據(jù)線狀態(tài)進行數(shù)據(jù)處理；

（8）延時50微秒。

5.結(jié)語

本設(shè)計在溫度的測量精度上較為準確，系統(tǒng)能快速反應(yīng)并準確顯示改變后的溫度。在長時間運行下測量結(jié)果依然準確，在實際生產(chǎn)生活的溫度測量工作中具有較大實用價值。同時系統(tǒng)中仍存在一些不足有待彌補。

參考文獻：

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[4]Tiny6410刷機指南[M].廣州友善之臂計算機科技有限公司，2013-05-14.

基金項目：陜西自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計劃項目（2014JM 1026），陜西教育廳教改項目：13BY91渭南師范學(xué)院項目：15YKP002，受校級特色學(xué)科建設(shè)項目（14TSXK02）資助。