基于ARM的智能仪表接口电路开发

摘要

随着信息时代的到来，对仪表的要求越来越高，仪表既需要可靠工作，又需要接受外界的指令，同时要有数据处理和远程控制的能力，智能仪表就是在这种背景下出现的。近年来，智能化测量控制仪表的发展尤为迅速。国内市场上已经出现了多种多样的智能化测量控制仪表，例如，能够自动进行差压补偿的智能节流式流量计，能够进行程序控温的智能多段温度控制仪，能够实现数字PID和各种复杂控制规律的智能式调节器，以及能够对各种谱图进行分析和数据处理的智能色谱仪等。国际上智能仪表种类更是极其繁多，比如，美国honeywell公司制造的dcta-1004系列智能控制仪，可以实现温度值的精确测量，还可对变送器自身的温度、压力等完成自动补偿，其准确度能达到0.1％fs;美国rmcy-dene公司的8292型高精度压差表，利用嵌入式处理器除去电压流经耗能器件时所产生的耗能，测量电压可以低到-60db。
　　智能仪表是计算机科学、电子学、数字信号处理、人工智能、VLSI等新兴技术与传统的仪器仪表技术相结合的产物。随着专用集成电路、个人仪器等相关技术的发展，智能仪表将会得到更加广泛的应用。作为智能仪表核心部件的微处理器更把智能仪表推向小型化、多功能化、以及更加灵活的方向。可以预料，各种功能的智能仪表在不远的将来会广泛地出现在社会的各个领域。
　　随着工业信息网络技术进一步发展，以网络结构体系为主要特征的新型自动化仪表，即具备IP地址的智能现场仪表将成为新一代控制网络发展的必然趋势。
　　传统的智能仪表有不少的缺陷，很多都没有无线传输能力。为了改进此种状况，本论文详细的研究了传统的智能仪表，并在其基础之上，设计并开发了适合本文研究的智能仪表的接口电路，为了体现智能仪表的无线传输功能，设计了GPRS接口、ZIgbee接口、蓝牙接口。详细内容如下:
　　深入研究了微处理器ARM的体系结构、开发流程和开发模式，研究了本文所采用的微处理器S3C2410A的内部结构、处理器模式、寻址方式。
　　研究了GPRS协议的工作原理、通信方式。根据S3C2410A的接口配置，设计了智能仪表的GPRS模块。实现对智能仪表的GPRS通信。
　　研究了ZigBee协议的工作原理、通信方式。根据S3C2410A的接口配置，设计了智能仪表的ZigBee模块。实现对智能仪表的ZigBee通信。
　　研究了蓝牙协议的工作原理、通信方式。根据S3C2410A的接口配置，设计了智能仪表的蓝牙模块。实现对智能仪表的蓝牙通信。

目录

声明

摘要

第1章．绪论

1．1 智能仪表的发展趋势

1．1．1 微型化

1．1．2 多功能化

1．1．3 人工智能化

1．2 智能仪表国内外发展现状

1．3 本课题研究意义

1．4 本论文完成的主要工作

第2章．基于ARM的接口电路设计方案

2．1 系统整体设计要求

2．2 嵌入式处理器与ARM

2．3 ARM处理器的选择

2．4 智能仪表总体设计框架

第3章．系统通信方式介绍

3．1 ZigBee通信

3．1．1 ZigBee技术特点

3．1．2 ZigBee设备类型

3．1．3 ZigBee协议

3．2 GPRS通信

3．2．1 GPRS总体结构

3．2．2 GPRS逻辑体系结构

3．3 蓝牙通信

3．3．1 蓝牙信号的发送与接收

3．3．2 蓝牙系统基本结构

第4章．系统硬件设计

4．1 ZigBee数据通信接口

4．1．1 射频芯片的选型

4．1．2 ZIgbee模块接口电路

4．2 GPRS数据通信接口

4．2．1 GPPS模块选型

4．2．2 GPRS模块接口电路

4．3 蓝牙数据通信接口

4．3．1 蓝牙模块的硬件电路

4．3．2 蓝牙模块配置说明

4．4 电源电路

4．5 存储器接口电路

4．6 RS232串行口接口电路

第5章．嵌入式操作系统软件设计

5．1 开发环境

5．2 软件整体设计

5．3 UC／OS-Ⅱ代码移植

5．3．1 移植UC／OS-Ⅱ基本要求

5．3．2 UC／OS-Ⅱ移植

5．3．3．OS_CPU_C．文件编写

5．3．4 OS—CPU—A．S的编写

5．4 Zigbee数据传输程序

5．4．1 ZigBee驱动程序开发

5．4．2 ZigBee传输程序流程

5．5 GPRS数据传输程

5．6 蓝牙数据传输程序

5．6．1 软件的工作流程

5．6．2 数据发送和接收

第6章 系统测试与结果分析

总结和展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果