基于ARM的数据采集与控制系统设计..pdf

基于ARM的数据采集与控制系统设计DesignofDataAcquisitionandControlSystemBasedonARM任安虎，路雪莹RENAn-hu,LuXue-ying（西安工业大学电子信息工程学院陕西西安710032）(SchoolofElectronicInformationEngineering,xi’anTechnologicalUniversity,xi’an710032)摘要：基于嵌入式ARM技术实现按键键值的数据采集及LED点阵屏显示，并将采集到的数据通过串口送给上位机PC；另一方面接收上位机送来的数据，控制点亮相应的二极管且将接收到的数据显示在点阵LED屏上。系统硬件由LPC2220及其外围电路组成，采用了性能优良的ARM7处理器；软件在ADS1.2集成开发环境下应用C语言编程。系统工作稳定、可靠，在实际的工程应用设计中具有参考价值。关键词：数据采集；控制；上位机；点阵LED屏；可靠中图分类号：TP332Abstract：BasedontheembeddedARMtechnologytoachievekeysdataacquisitionandLEDdotmatrixdisplay,andthecollecteddataissentthroughtheserialporttoPC;ontheotherhandPCtoreceivethedatasent,thecorrespondingcontrollightsthediodeandthereceiveddataisdisplayedonthedotmatrixLEDscreen.SystemhardwareconsistsofLPC2220anditsperipheralcircuit,usingtheexcellentperformanceARM7processor;softwareinADS1.2integrateddevelopmentenvironmentwithClanguageprogramming.Systemisstable,reliable,andinpracticalengineeringapplicationdesignhasareferencevalue.Keywords:datacollection;control;PC;dotmatrixLEDscreen;reliable0.引言随着科学技术的发展，嵌入式系统已经被广泛应用于工业控制、国防军事、通信、汽车电子以及医疗卫生和消费等方面，成为后PC时代的主力军。ARM芯片由于功能强大、处理速度快、片上资源丰富、外围接口芯片多等优势，是目前在嵌入式系统中应用较多的一种主控芯片[1-2]。LPC2220微控制器是基于一个支持实时仿真和嵌入跟踪的32/16位ARM7TDMI-SCPU。由于144脚封装、极低的功耗、多个32位定时器、8路10位ADC、PWM输出以及多达9个外部中断管脚使它特别适用于工业控制、医疗系统、访问控制和电子收款机(POS)。通过配置总线，LPC2220最多可提供76个GPIO。由于内置了宽范围的串行通信接口，LPC2220也非常适合于通信网关、协议转换器、嵌入式软件调制解调器以及其它各种类型的应用。1.系统总体框图系统一方面采集按键的键值并显示在点阵LED屏上，并将键值数据通过串口送给PC；另一方面通过串口接收由PC发来的数据，将收到的数据显示在点阵LED屏上并控制相应的发光二极管灯亮。系统方框图如图1所示。图1系统原理框图系统以ARM处理器为核心，形成ARM最小系统实现核心控制处理功能[3]。外围电路主要有串行通信接口、LED点阵屏、LED发光二极管、键盘、电源等组成。2.单元电路设计2.1ARM最小系统在系统中ARM处理器选择的是LPC2220，要使处理器能正常[4]的工作必须形成最小系统，方框图如图2所示。图2LPC2220最小系统框图由于LPC2220内部没有FLASH所以需要外扩FLASH，晶振是CPU工作必须的采用11.0592MHz，复位电路选用CAT1025芯片可实现上电自动复位和手动复位，电源产生1.8V的内核电源和3.3V的I/O口电源；JTAG接口是调试测试接口。2.2串行通信接口串行通信接口芯片选用SP3232E,由电平转换芯片完成从TTL电平到RS232电平的转换，如图3所示[5]。图3串行通信接口2.3LED点阵屏LED点阵屏采用的是4个8X8点阵屏拼起来的一个16X16的屏，用于实现数据的显示。电路[6]如图4所示。图4LED点阵屏ARM处理器通过SPI接口送出显示数据，由74HC595进行数据的串并转换，以列扫描的方式进行数据的显示。2.4LED发光二极管及按键在系统中LED发光二极管是受控对象，由接收到的数据控制对应的