基于ARM7和LM35的溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：為了提高測(cè)量溫度的實(shí)時(shí)性及準(zhǔn)確性，采用了基于ARM7的溫度測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括傳感器LM35的測(cè)溫部分、S3C44BOX內(nèi)置的A／D轉(zhuǎn)換部分等，并用Protel設(shè)計(jì)此系統(tǒng)的電路，完成軟件設(shè)計(jì)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析比較。結(jié)果表明，此系統(tǒng)具有較強(qiáng)的實(shí)用性及拓展性。
關(guān)鍵詞：ARM；嵌入式系統(tǒng)；LM35；溫度采集

0 引言
目前廣泛應(yīng)用的溫度采集設(shè)備，其溫控系統(tǒng)的內(nèi)部芯片普遍采用單片機(jī)，其缺點(diǎn)是采集終端硬件功能簡(jiǎn)單、芯片性能低、軟件設(shè)計(jì)復(fù)雜、任務(wù)調(diào)度麻煩、系統(tǒng)升級(jí)困難等。隨著當(dāng)今社會(huì)科技的發(fā)展，人們對(duì)溫度采集系統(tǒng)也有了越來越高的要求，具體體現(xiàn)在系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、精度、軟件設(shè)計(jì)、升級(jí)等方面。由于嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展，本文設(shè)計(jì)了一種基于ARM7的溫度采系統(tǒng)，其具有采集精度高，軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，軟硬件功能修改方便、升級(jí)便利等優(yōu)點(diǎn)，有效地解決了過去采用單片機(jī)作為內(nèi)部芯片中的問題。該系統(tǒng)可用于溫室、倉庫等需要實(shí)時(shí)監(jiān)控溫度的場(chǎng)所，為人們的生活生產(chǎn)提供了便利的可靠的解決方案。

1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
1．1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
該設(shè)計(jì)采用了Samsung公司所生產(chǎn)的S3C44B0X硬件平臺(tái)，配置嵌入式μCLinux操作系統(tǒng)。通過LM35溫度傳感器把溫度物理量轉(zhuǎn)換成模擬物理量的電流信號(hào)，同時(shí)放大信號(hào)，然后采用運(yùn)算放大器把輸入的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，經(jīng)濾波器濾波送給A／D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換(采用S3CB4480本身集成的8路10位A／D轉(zhuǎn)換器)，轉(zhuǎn)換結(jié)果處理后在LED(發(fā)光二極管)上顯示。設(shè)計(jì)要求精確到0．1 ℃，反應(yīng)時(shí)間應(yīng)在1 s以內(nèi)，總體設(shè)計(jì)如圖1所示。

1．2 溫度傳感器LM35
該系統(tǒng)說采用的溫度傳感器是用National Semiconductor所生產(chǎn)的LM35，其輸出電壓與攝氏溫標(biāo)呈線性關(guān)系，轉(zhuǎn)換公式如式(1)。0℃時(shí)輸出為0 V，每升高1 ℃，輸出電壓增加10 mV。LM35有多種不同封裝型式。在常溫下，LM35不需要額外的校準(zhǔn)處理即可達(dá)到±1／4℃的準(zhǔn)確率。其電源供應(yīng)模式有單電源與正負(fù)雙電源2種，其接腳如圖2，圖3所示，正負(fù)雙電源的供電模式可提供負(fù)溫度的量測(cè)，單電源模式在25 ℃下靜止電流約50μA，工作電壓較寬，可在4～20 V的供電電壓范圍內(nèi)正常工作非常省電。可以提供±1／4℃的室溫常用精度。
Vout_LM35(T)=10×T (1)

接下來實(shí)際對(duì)LM35進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試使用單電源模式，并且將輸出已非反相放大器放大10倍，以10 Hz的頻率記錄放大后的電壓值，得到如圖4的溫度時(shí)間圖。