基于ARM的育肥棚溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：溫度是育肥棚的重要參數(shù)之一，過高或過低的溫度都會(huì)影響牛羊的健康和食量，從而影響牛羊的育肥速度；針對(duì)此問題，從特有的地理環(huán)境和育肥棚的具體要求出發(fā)，設(shè)計(jì)了溫度監(jiān)控的硬軟件系統(tǒng)。硬件由S3C2410處理器、DS18B20溫度傳感器、TC35模塊以及一些外圍電路組成；軟件用C實(shí)現(xiàn)了通過手機(jī)短信來完成報(bào)警功能。測(cè)試結(jié)果表明：系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，能滿足育肥棚溫度的監(jiān)控要求。
關(guān)鍵詞：溫度監(jiān)控；S3C2410；MBF200；DS18B20；TC35

青海省是青藏高原的重要組成部分，素有“中華水塔”和“動(dòng)物王國”之稱，是我國五大牧區(qū)之一，但由于近幾年的鼠類肆虐、氣溫變暖、水土流失、草地沙化、江河源頭水資源銳減和人口增加等原因使部分地區(qū)的牧民被追離鄉(xiāng)謀生，出現(xiàn)“生態(tài)難民”現(xiàn)象。為了畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，政府部門引導(dǎo)牧民建起了育肥棚圈養(yǎng)。但調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，多數(shù)牧民居住在高寒地區(qū)，這里早晚溫差很大，育肥棚中牛羊很易得病，過高過低的溫度也影響著牛羊的食量，從而影響著牛羊的育肥速度；針對(duì)此問題設(shè)計(jì)了一個(gè)溫度監(jiān)控系統(tǒng)，此系統(tǒng)能夠把溫度監(jiān)控在最適宜育肥的+10～+21℃之間，如溫度低于+7℃或高于+27℃系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地控制GSM模塊向指定用戶發(fā)送短信，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。

1 系統(tǒng)硬件電路總體結(jié)構(gòu)
該系統(tǒng)的硬件平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中S3C2410為處理器芯片，DS18B20為數(shù)字溫度傳感器，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，處理器芯片將溫度傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將處理得到的數(shù)據(jù)在LCD屏上顯示，并定時(shí)將采集結(jié)果寫入Flash中，然后將采集到的溫度值和預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，檢驗(yàn)其是否在其預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。若超出預(yù)設(shè)范圍，通過TC35 GSM通訊模塊發(fā)出報(bào)警信息；由于處理芯片存儲(chǔ)空間有限，不能滿足操作系統(tǒng)和其他程序的運(yùn)行，所以外接了SDRA存儲(chǔ)器K4S561632C-TC75(兩片16 Mx16 bit構(gòu)成32 bit)和Nand Flash存儲(chǔ)器K9K1G08U0A(兩片64 M×16bit構(gòu)成32 bit)；復(fù)位電路選用了MAX706；LCD選用了LB064V02；為了方便Linux內(nèi)核移植、交叉編譯、驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用程序下載以及以后的二次開發(fā)和功能擴(kuò)展還用JTAG和其他外圍器件。

1．1 S3C2410處理器芯片
嵌入式系統(tǒng)硬件的核心部件是嵌入式處理器，本系統(tǒng)選用了三星公司推出的16／32位RISC處理器S3C2410，這是一款低價(jià)格、低功耗、高性能的處理器，它為了降低整個(gè)系統(tǒng)成本，S3C2410提供了很豐富的內(nèi)部設(shè)備：分開的16 k指令Cache和16 k數(shù)據(jù)Cache、MMU虛擬存儲(chǔ)器管理、LCD控制器、支持NAND Flash系統(tǒng)引導(dǎo)、片選邏輯和SDRAM控制器、8通道10位ADC和觸摸屏接口、看門狗定時(shí)器、3通道UART、I2C控制器、USB控制器、中斷控制器以及可編程I／O口等。
1．2 S3C2410與DS18B20芯片的接口電路
溫度傳感器在整個(gè)控制裝置中占據(jù)著十分重要的地位，它所采樣的值是ARM微處理器的主要處理數(shù)據(jù)，是實(shí)施控制的依據(jù)。所以保證采樣的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確是進(jìn)行良好控制的基礎(chǔ)。本系統(tǒng)選用溫度傳感器時(shí)考慮到高原的惡劣環(huán)境和牧民的實(shí)際情況選用了價(jià)格便宜、硬件開銷小、精度較高、有極強(qiáng)的抗干擾能力和糾錯(cuò)能力的DS18B20數(shù)字溫度傳感器。此傳感器采用單總線專用技術(shù)，即一條線即可與處理器實(shí)現(xiàn)雙向傳遞數(shù)字信號(hào)，無須經(jīng)過其它變換電路；直接輸出被測(cè)溫度值(9～12位二進(jìn)制數(shù))，工作時(shí)每一步操作都遵循嚴(yán)格的工作時(shí)序和通信協(xié)議。被測(cè)溫范圍-55～+125℃，在-10～+85℃時(shí)精度為±0．5℃；此芯片內(nèi)含64位經(jīng)過激光修正的只讀存儲(chǔ)器ROM，用于存儲(chǔ)唯一64位序列號(hào)，因此可以在一條總線上掛接多個(gè)DS18B20而不會(huì)出現(xiàn)混亂；內(nèi)含暫存RAM，用于存放工作參數(shù)和測(cè)量值；具有非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL，用戶可以分別設(shè)定各路溫度的上、下限；工作電壓范圍在3．0～5．5 V。DS18B20與控制器的接口電路圖如圖2所示。