1西 華 師 范 大 學畢業設計（論文）基于 ARM 的實時溫度監控系統年 級: 2008 級 學 號:200813240511姓 名: 李 林 專 業: 通信工程 指導老師: 趙海軍 二零壹貳年四月2目 錄1 前 言 .42 監控系統主要元器件介紹 .52.1 基于 CORTEX-A8 的 FS_S5PC100 的開發板 .52.2 LM75 溫度傳感器 .62.2.1 LM75 功能特性 .72.2.2 LM75 引腳配置 .72.2.3 LM75 在本開發平臺的電路原理圖 .82.3 WISMO218 模塊芯片 .82.3.1WISMO218 模塊特性 .92.3.2 AT 指令介紹 .92.3.3 AT 指令的基本用法 .92.3.4 AT 指令的常用命令 .102.4 PWM 驅動蜂鳴器 .112.4.1 PWM 概述 .112.4.2 蜂鳴器概述 .112.4.3 PWM 驅動蜂鳴器 .122.4.4 PWM 驅動蜂鳴器在本開發平臺的電路原理圖 .123 監控系統各個模塊功能實現 .133.1 PWM 驅動蜂鳴器 .133.1.1 蜂鳴器硬件原理圖 .133.1.2 蜂鳴器驅動程序設計 .1333.1.3 蜂鳴器應用程序設計 .153.2 LED 報警燈 .153.2.1 LED 報警燈的原理圖如圖 9 所示 .153.2.2 LED 報警燈驅動程序設計 .163.2.3 蜂鳴器應用程序設計 .173.3 GSM 通信模塊 .173.3.1GSM 通信模塊設計流程圖 .183.3.2 串口的初始化及讀寫 .183.3.3GPRS 模塊初始化 .193.3.4 短信的發送 .193.3.5 經過封裝后向外部提供的函數接口 .203.4 LM75 溫度傳感模塊 .203.4.1 LM75 溫度傳感模塊介紹 .203.4.2LM75 溫度傳感模塊硬件原理圖 .213.4.3 LM75 驅動程序設計 .213.4.4LM75 運用程序接口設計 .224 控制系統軟件設計 .234.1 主程序 .235 結 論 .25參考文獻 .25致 謝 .264基于 ARM 的實時溫度監控系統（西華師范大學計算機學院 2008 級 5 班 李林）【摘 要】本文所介紹的是一種溫度監控系統，該系統采用了時下流行的嵌入式技術，即采用三星公司的 S5PC100 的平臺和 linux 2.6.35 內核。該系統通過溫度傳感器LM75 實時采集當前環境溫度，一旦溫度超過用戶設定的極限值，便啟動由 LED 燈和蜂鳴器組成的聲光報警系統，并通過 GSM 模塊發出短信通知相應人員。該系統測量精確度為 0.5，測量范圍是-55 125。用戶可以根據需求自定義報警溫度上下限，該系統精確度高、測溫范圍廣、報警及時等優點。可廣泛的運用到實際的溫度監控環境中。【關鍵詞】嵌入式；linux；LM75；GSM；S5PC100Real-Time Temperature Monitoring System Based on Arm(China West Normal University Computer College Grade 2008 Class 5 Li Lin)【Abstract】Described in this article is a temperature monitoring system, which uses the popular embedded technology, the Samsung S5PC100 platform and the the linux 2.6.35 kernel. Real-time acquisition system through the temperature sensor LM75 current ambient temperature, once the temperature exceeds the limits set by the user will start by the LED light and buzzer sound and light alarm system, and through the GSM module to send messages to notify the appropriate personnel. The measurement accuracy to 0.5 measurement range is -55 125 . According to the needs of self-defined alarm temperature lower limit of the system is high accuracy, wide temperature range, the alarm in a timely manner. Can be widely applied to the actual temperature monitoring environment.【Keywords】Embedded ; Linux; LM75; GSM; S5PC1001 前 言 溫度是環境的一種最基本的參數，對我們人類而言，這不僅僅是一個物理參數的反映，而是與我們的生活息息相關。不論是工業生產中需要實時監控溫度的變化，還是農業生產中也離不開對溫度的測量。隨著這些需要的不斷提高，我們的先輩發明溫度傳感器。溫度傳感器是最早開發，應用最廣的一類傳感器。從 17 世紀初伽利5略發明溫度計開始，人們開始利用溫度進行測量。真正把溫度變成電信號的傳感器是 1821 年由德國物理學家賽貝發明的，這就是后來的熱電偶傳感器。溫度監控是生產中的一個重要環節，尤其在環境及其惡劣和復雜的工業現場，溫度監控更是起著不可替代的作用。因此，研究溫度測量的方法和裝置具有重要的意義。而測量溫度的關鍵是溫度傳感器。通過溫度傳感器實時采集環境的實時溫度，對采集到的數據進行處理，發出相應的動作，已達到我們的需求。本系統的溫度測量端采用 National semiconductor 公司的 lm75 芯片，該芯片是一種含 9 位 ADC、溫度分辨率為 0.5的數字溫度傳感器，測量范圍是-55 125。它提供兩條支持 I2C 總線協議的接口來監測溫度，并具備自校準功能。上位機可以隨時要求 lm75 讀取溫度，當溫度超過設定的溫度時，芯片系統會自動輸出一個超溫報警信號。對環境溫度進行數據的采集和存儲。該系統具有讀取數據方便、測溫范圍廣、測溫準確等優點。該溫度監控系統由四個基本組件組成，分別由 lm75 溫度傳感器、LED 燈、蜂鳴器、 GSM 模塊組成，其中由 LED 燈、蜂鳴器組成聲光報警系統。該溫度監控系統由 lm75 溫度傳感器實時采集當前環境溫度，當環境溫度超過用戶設定的溫度值時，將觸發聲光報警系統，使 LED 燈閃爍、蜂鳴器發出警告，并有 GSM 發出短信通知用戶。2 監控系統主要元器件介紹 2.1 基于 Cortex-A8 的 FS_S5PC100 的開發板 FS_S5PC100 開發平臺用三星公司先進的基于 Cortex-A8 內核的 S5PC100 處理器設計而成。S5PC100 處理器采用了 64/32 位的內部總線結構，最大 833M 赫茲的運算速度。包括強大的硬件加速器，如：動態視頻處理，顯示控制和縮放。支持多種格式的硬件編解碼如 MPEF-1/2/4、H263/H264 等。其視頻解碼能力很強大并且省電， 編解碼能力達到 1280x720 ，支持電視輸出（NTSC/PAL/HDMI） 。支持 2D/3D 加速。本處理器廣泛應用于智能手機、平板電腦等產品。2.1.1 FS_S5PC100 開發板FS_S5PC100 擁有豐富的硬件資源，開發板實物圖如圖 1 所示。存儲器：256M Byte 的 NAND Flash，256M Byte 的 DDR2 內存，62M 的 NorFlash；顯示輸出接口：LCD 接口、VGA 接口、TVout 接口、HDMI 接口；視頻輸入接口：Camera 接口；串口：2 路 5 線串口、1 路 3 線串口；紅外通訊接口：1 路紅外收發；存儲卡接口：SD 卡接口；SPI：SPI 的 E2PROM （用于 SPI 實驗）；I2C：I2C 的溫度傳感器（用于 I2C 實驗）；A/D: 變阻器（用于 A/D 實驗）；USB：USB2.0-OTG 接口、 4 路 USB Host 接口；PWM：蜂鳴器（用于 PWM 實驗）；網絡接口：DM9000AE 以太網控制器，實現 10M/100M 自適應以太網 通信；外擴接口：藍牙、wifi 等；音頻接口：WM9714；圖 1 FS_S5PC100 開發板2.2 LM75 溫度傳感器LM75 溫度傳感器包含一個 - 模/數轉換器和一個數字過熱檢測器。主機可通過器件的 I2C 接口隨時查詢 LM75，讀取溫度數據。當溫度超過7可編程溫度門限時，漏極開路過熱報警輸出（OS）將吸入電流。OS 輸出具有 2 種工作模式：比較器模式或中斷模式。主機控制報警觸發門限（TOS）和滯回溫度（THYST），溫度低于滯回門限時解除報警條件。另外，主機還可以讀取 LM75 的 Tos 和 THYST 寄存器。 LM75 的地址有三個引腳設置，允許多個器件工作在同一個總線。器件上電時進入比較器模式，默認條件下 Tos = +80oC 且 THYST= +75 攝氏度。3.0V 至 5.5V 供電電壓范圍、低電源電流以及 I2C 接口使得 LM75 成為需要熱管理和保護應用的理想選擇。2.2.1 LM75 功能特性LM75 芯片如圖 2 所示。 SO(SOP)和 uMAX(uSOP)封裝； I2C 總線接口； 獨立的漏極開路 OS 輸出作為中斷或比較器、溫度調節器輸入； 寄存器回讀功能； 上電默認狀態允許獨立工作在溫度調節狀態； 3.0V 至 5.5V 供電電壓； 較低的工作電流：250uA(典型值)、1mA（最大值）； 4uA（典型值）關斷模式有效降低功耗； 同一總線可最多掛接 8 個 LM75； 引腳和寄存器兼容 Maxim 升級版傳感器，例如：MAX7500、MAX6625。圖 2 LM75 芯片2.2.2 LM75 引腳配置LM75 引腳配置如圖 3 所示。8圖 3 LM75 引腳配置2.2.3 LM75 在本開發平臺的電路原理圖LM75 在本開發平臺的電路原理圖如圖 4 所示。圖 4 LM75 在開發板的原理圖2.3 WISMO218 模塊芯片WISMO218 模塊芯片如圖 5 所示。圖 5 WISMO218模塊芯片92.3.1WISMO218 模塊特性 WISMO 218 GSM / GPRS 無線通訊模塊。它具有體積小，易用性強，品質優良等特性。以極具競爭力的價格，推向 M2M 行業。 頻段:GSM900/1800MHz, CSD, SMS, FAX, GPRS class10,順從 3GPP. 信號靈敏度: -108dbm . 全球認證: CE, GCF, China RTE, R&TTE,FCC, PTCRB, AT&T. 語音編碼: HR, FR, EFR, AMR 溫度范圍: -30 - 75 度 工作電壓: 3.2 - 4.8V 功耗: 36uA(off) / 1.6mA(Idle) / 205mA(connected) 硬件接口: 46PIN 郵票口封裝, 1 個語音, 1 個 SPI, 1 個 ADC, 1 個 RTC, 1 個 BUZZER,1 個串口, 3 個 GPIO, 3 個 PWM . SIM 卡接口: 1.8 和 3V 尺寸: 25x25x2.8mm2.3.2 AT 指令介紹AT 即 Attention,AT 指令一般應用于終端設備與 PC 應用之間的連接與通信。AT 指令集是從終端設備（Terminal Equipment，TE)或數據終端設備（Data Terminal Equipment，DTE) 向終端適配器 (Terminal Adapter，TA)或數據電路終端設備(Data Circuit Terminal Equipment，DCE) 發送。其對所傳輸的數據包大小有定義：即對于 AT 指令的發送，除 AT 兩個字符外，最多可以接收 1056 個字符的長度（包括最后的空字符）。每個 AT 命令行中只能包含一條 AT 指令；對于由終端設備主動向 PC 端報告的 URC 指示或者 response 響應，也要求一行最多有一個，不允許上報的一行中有多條指示或者響應。AT 指令以回車作為結尾，響應或上報以回車換行為結尾。2.3.3 AT 指令的基本用法AT 指令是以 AT 作首， 字符結束的字符串，AT 指令的響應數據包在 中。每個指令執行成功與否都有相應的返回。其他的一些非預期的信息(如有人撥號進來、線路無信號等)，模塊將有對應的一些信息提示，接收端可做相應的處理。大概分為測試指令、讀取指令和執行指令。1）測試命令(Test Command)在 AT 指令后面加上“=?”即構成測試命令。例10如“AT+CSCS=?”會列舉出所有支