1、談ARM對多傳感器的精確定時劉敦放（重慶普天通信設備有限公司，重慶400050）煤礦井下環境十分惡劣，隨時可能遇到的塌方和煤粉塵大等情況，影響固定報警器檢查瓦斯濃度的正常工作。安全檢查最可靠的方式是，所有的下井人員人人都隨身攜帶煤礦瓦斯報警器，隨時檢查井下瓦斯濃度；但僅檢查瓦斯濃度往往是不夠的，當井下的一氧化碳的濃度升高時對人體也是十分有害的。為了確保下井人員的安全，不僅隨時要檢查瓦斯濃度，同時也要檢查一氧化碳濃度。能同時檢查兩種劉敦放（重慶普天通信設備有限公司，重慶 400050）煤礦井下環境十分惡劣，隨時可能遇到的塌方和煤粉塵大等情況，影響固定報警器檢查瓦斯濃度的正常工作。安全檢查最可靠的

2、方式是，所有的下井人員人人都隨身攜帶煤礦瓦斯報警器，隨時檢查井下瓦斯濃度；但僅檢查瓦斯濃度往往是不夠的，當井下的一氧化碳的濃度升高時對人體也是十分有害的。為了確保下井人員的安全，不僅隨時要檢查瓦斯濃度，同時也要檢查一氧化碳濃度。能同時檢查兩種以上有害氣體的裝置，既要便于攜帶，又要精確定時檢查多種有害氣體，這里選用32位ARM微處理器來實現該功能。利用32位ARM微處理器的優勢，可以滿足便于攜帶與精確定時報警的要求。本文將針對精確定時這一問題進行一些探討。1 ARM嵌入式隨身瓦斯報警器的基本原理如圖1所示，瓦斯報警器主要包括：ARM芯片外部的輸入輸出部分，ARM芯片內部與外部輸入連接的AD轉換部

3、分和與芯片內部與外部輸出連接的GPIO部分。1.1輸入輸出部分輸入部分：由瓦斯傳感器與一個模擬信號放大器通過跳線電阻與LED發光告警二極管連接；P0.19引腳通過470 電阻與一個蜂鳴器相連，電阻的作用是分壓，以便產生中度蜂鳴告警；P0.20引腳直接與另一蜂鳴器相連，以便產生強度蜂鳴告警。ARM LPC2103微處理器AD轉換器的特性是：10位逐次逼近式模數轉換器；測量范圍為03.3 V；10位轉換時間2.44s；1路或多路輸入的Burst轉換模式；轉換觸發信號可選擇輸人引腳的跳變或定時器的匹配情況；AD轉換器的基本時鐘由VPB時鐘提供，可編程分頻器將時鐘調整至4.5 MHz(逐次逼近轉換的最

4、大時鐘)，10位精度要求的轉換需要11個AD轉換時鐘。ARM微處理器運行程序在AD控制寄存器參數的控制下，將AIN0采集到的瓦斯模擬信號送入10位逐次逼近式模數轉換器，轉換后的數字信號值存入ADDR 0 AD數字寄存器0。將這一值與瓦斯初告警值、瓦斯中度告警值、瓦斯強度告警值進行比較，在哪一種告警范圍，立即進行哪一種告警。將AIN1采集到的一氧化碳模擬信號送入10位逐次逼近式模數轉換器，轉換后的數字信號值存入ADDR1AD數字寄存器1。將這一值與一氧化碳初告警值、一氧化碳中度告警值、一氧化碳強度告警值進行比較，在哪一種告警范圍，立即進行哪一種告警。1.2模擬信號采集通道的選擇與設置從圖1可看到

5、，P0.22引腳連接AIN0通道，通過設置ADOCR AD控制寄存器，選擇通道0采集瓦斯濃度信息，并設置轉換時鐘頻率為1 MHz；BURST=0，軟件控制轉換操作；CLKS=0，使用11clock轉換；PDN=1，正常工作模式；START=4，當EDGE選擇的邊沿出現在MAT0.1時啟動AD轉換；EDGE=0，MAT0.1下降沿觸發。P0.23引腳連接AIN1通道，通過設置ADOCR AD控制寄存器，選擇通道1采集一氧化碳濃度信息，設置轉換時鐘頻率為1 MHz；BURST=0，軟件控制轉換操作；CLKS=0，使用11clock轉換；PDN=1，正常工作模式；START=5，當EDGE選擇的邊沿

6、出現在MAT0.3時啟動AD轉換；EDGE=0，MAT0.3下降沿觸發。2精確的定時觸發AD轉換的硬件觸發可通過定時器翻轉功能觸發AD轉換，這樣無需CPU干預就能精確地定時觸發(這是本文主要討論的問題)。ARM LPC2103定時器0寄存器結構框圖如圖2所示。初始化定時器0時，使定時器0匹配1(TOMR1)每逢第5 s時MAT0.1輸出翻轉；同時使定時器0匹配3(TOMR1)每逢第10 s時MAT0.3輸出翻轉。對定時器0設置代碼如下：因對于ADCR AD轉換控制寄存器的START位選擇100111時，MAT信號不必輸出到引腳上。對于上述代碼初始化定時器需要說明，MAT0.1的START=4即

7、十六進制的100，下降沿觸發啟動AD轉換。對于MAT0.3的START=5即二進制的101，下降沿觸發啟動AD轉換器。怎樣精確地定時觸發呢?先設置定時器0清零復位(Fpclk=1 s)，每隔5 s，定時器計數器MR2值相等時，響應中斷服務進行瓦斯值判斷與告警并設置MAT0.3的啟動轉換；當TC值與MR3值相等時，設置MAT3輸出信號翻轉并同時TC復位。這樣循環往復，可以無需CPU干預就能精確地定時觸發，精確地按時進行多個傳感器的觸發和多個判斷告警，即通過中斷服務程序實現了有害氣體檢測告警服務。結 語根據上述原理，使用ARM LPC2103芯片，已完成了一個可隨身攜帶的煤礦瓦斯報警器。它能及時檢測與顯示煤礦、隧道及各種地下工程等環境中的瓦斯(即甲烷)及一氧化碳濃度。當達到有害濃度值時，可進行不同級別的聲光報警。此種報警器不僅適用于煤礦，安