基于arm9的嵌入式linux移植(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 5 的電源電壓范圍為 4V～ 30V。電源電壓可在 4V~6V范圍變化，電流變化 1mA，相當于溫度變化 1K。 AD590 可以承受 44V 正向電壓和 20V反向電壓，因而器件反接也不會損壞。使用可靠。它只需直流電源就能工作，而且，無需進行線性校正，所以使用也非常方便，接口 也很簡單。作為電流輸出型傳感器的一個特點是，和電壓輸出型相比，它有很強的抗外界干擾能力。 AD590 的測量信號可遠傳百余米。 3. 方案選擇 綜合比較方案一與方案二，方案二中的 AD590 具有 測溫誤差小、價格低、響應速度快、傳輸距離遠、體積小、微功耗等優點， 且 適合遠距離測溫、控溫，不需要進行非線性校準 ， 外圍電路簡單。 更為適合于本設計系統對于溫度傳感器的選擇。 [6] 濕度傳感器的選擇 測量空氣濕度的方式很多，其原理是根據某種物質從其周圍的空氣吸收水分后引起的物理或化學性質的變化，間接地獲得該物質的吸 水量及周圍空氣的濕度。電容式 、電阻式和濕漲式濕敏原件分別是根據其高分子材料吸濕后的介電常數 、 電阻率和體積隨之發生變化而進行濕度測量的。 1. 方案一 采用 HOS201 濕敏傳感器。 HOS201 濕敏傳感器為高濕度開關傳感器，它的工作電壓為交流 1V以下，頻率為 50HZ～ 1KHZ，測量濕度范圍為 0～ 100%RH，工作溫度范圍為 0～ 50℃，阻抗在 75%RH（ 25℃）時為 1MΩ。這種傳感器原是用于開關的傳感器，不能在寬頻帶范圍內檢測濕度，因此，主要用于判斷規定值以上或以下的濕度電平。然而，這種傳感器只限于一定范圍內使用時 具有良好的線性，可有效地利用其線性特性。 2. 方案二 采用 HS1100/HS1101 濕度傳感器。 HS1100/HS1101 電容傳感器，在電路構成中等效于一個電容器件，其電容量隨著所測空氣濕度的增大而增大。不需校準的完全互換性，高可靠性和長期穩定性，快速響應時間，專利設計的固態聚合物結構，由頂端接觸（ HS1100）和側面接觸（ HS1101）兩種封裝產品，適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路，適宜于制造流水線上的自動插件和自動裝配過程等。 相對濕度在 1%100%RH 范圍內；電容量由 16pF 變到 200pF，其誤差不大于177。2%RH；響應時間小于 5S；溫度系數為 pF/℃ 。可見精度是較高的。 3. 方案選擇 綜合比較方案一與方案二，方案一雖然滿足精度及測量濕度范圍的要求，但其只限于一定范圍內使用時具有良好的線性，可有效地利用其線性特性。而且還不具備在本設計系統中對溫度 30～ 50℃的要求，而方案二， HS1100/HS1101 互換性好，高可靠性，長期穩定性好，響應快 。因此，我們選擇方案二來作為本設計的濕度傳感器。[1] 6 信號采集通道的選擇 在本設計系統中，溫度輸入信號為 8 路的模擬信號，這就需要 多通道結構。 1. 方案 一 方案 一是 采用多路并行模擬量輸入通道。 這種結構的模擬量通道特點為： （ 1）可以根據各輸入量測量的要求選擇不同性能檔次的器件。總體成本可以作得較低。 （ 2）硬件復雜，故障率高。 （ 3）軟件簡單，各通道可以獨立編程。 2. 方案二 方案二是采用多路分時的模擬量輸入通道。 這種結構的模擬量通道特點為： （ 1）對 ADC、 S/H 要求高。 （ 2）處理速度慢。 （ 3）硬件簡單，成本低。 （ 4）軟件比較復雜。 3. 方案選擇 綜合比較方案一與方案二，方案二更為適合于本設計系統對于模擬量輸入的要求，比較 其框圖，方案二更具備硬件簡單的突出優點，所以選擇方案二作為信號的輸入通道。 圖 21 多路并行模擬量輸入通道 信號調節 信號調節 信號調節 多路切換器 采樣保持器 A/D轉換器 接口 CPU 信號調理 采樣 /保持器 A/D 轉換器 接口 信號調理 采樣 /保持器 A/D 轉換器 接口 信號調理 采樣 /保持器 A/D 轉換器 接口 CPU 7 圖 22 多路分時的模擬量輸入通道 編程方案語言選擇 C51 是面向 51 系列單片機的 C 語言編譯器，采用 C51 程序設計語言，編程都只需了解變量和常數的存儲類型與 51 系列單片機存儲空間的對應關系，而不必深入了解單片機的硬件和接口， C51 編譯器會自動完成變量的存儲單元的分配。目前， C51語言已成為 51 系列單片機的主流程序設計語言，所以本設計采用 C51 編程。 8 第 3 章 過程論述 本設計是基于單片機對數字信號的高敏感和可控性、溫濕度傳感器可以產生模擬信號，和 A/D 模擬數字轉換芯片的性能，本設計了以 51 單片機基本系統為核心的一套檢測系統，其中包括 A/D 轉換、單片機、復位電路、溫度檢測、濕度檢測、鍵盤及顯示、報警電路、系統軟件等部分的設計。 圖 31 系統總體框圖 本設計主要有由信號采集、信號分析和信號處理三個部分組成的。系統總 體框圖見圖 . 信號采集由 AD590、 HS1100 及多路開關 CD4051 組成； 信號分析由 A/D 轉換器 MC1443單片機 80C51 基本系統組成； 信號處理由串行口 LCD 顯示器和報警系統等組成。 溫度檢測電路如圖 32 所示，濕度檢測電路如圖 33 所示。 圖 32 溫度采集、處理模塊 AD590_1 AD590_2 AD590_8 4051 MC14433 CPU 溫度采集、處理模塊 濕度采集、處理模塊 CPU 看門狗 顯示模塊 報警電路 鍵盤模塊 9 圖 33 濕度采集、處理模塊 信號采集 溫度傳感器 集成溫度傳感器 AD590 是美國模擬器件公司生產的集成兩端感溫電流源。 1. 主要特性 AD590 是電流型溫度傳感器，通過對電流的測量可得到所需要的溫度值 ， 根據特性 分檔 ， AD590 的后綴以 I， J， K， L， M 表示 ， M 檔為精度最高檔， I 檔為精度最低檔 。 AD590L， AD590M 一般用于精密溫度測量電路，其電路外形如圖 34 所示，它采用金屬殼 3 腳封裝，其中 1 腳為電源正端 V＋； 2 腳為電流輸出端 I0； 3 腳為管殼，一般不用。集成溫度傳感器的電路符號如圖 34 所示 [1]。 圖 34 AD590 外形（左）及電路符號（右） (1) 流過器件的電流（μ A）等于器件所處環境的熱力學溫度（開爾文）度數，即： I T/T=1μ A /K 式中： IT—— 流過器件（ AD590）的電流，單位μ A。 T—— 熱力學溫度，單位 K。 (2) AD590 的測溫范圍 55℃ ~ +150℃。 (3) AD590 的電源電壓范圍為 4V30V。電源電壓可在 4V6V范圍變化，電流 IT變化 1μ A，相當于溫度變化 1K。 AD590 可以承受 44V正向電壓和 20V 反向電壓，因而器件反接也不會損壞。 (4) 輸出電阻為 710MΩ。 (5) 精度高。 AD590 共有 I、 J、 K、 L、 M 五檔，其中 M 檔精度最高，在 55℃～Hs1100 Hs1100 Hs1100 555 555 555 4051 CPU 10 +150℃范圍內，非線形誤差177。 ℃。 2. AD590 的工作原理 在被測溫度一定時， AD590 相當于一個恒流源，把它和 5～ 30V的直流電源相連，并在輸出端串接一個 1kΩ 的恒值電阻，那么，此電阻上流過的電流將和被測溫度成正比，此時電阻兩端將會有 1mV／ K 的電壓信號。其 核心 電路如圖 35 所示。 圖 35 AD590 內部核心電路 圖 35 是利用 ΔUBE 特性的集成 PN 結傳感器的感溫部分核心電路。其中 TT2 起 恒流作用，可用于使左右兩支路的集電極電流 I1 和 I2 相等； T T4 是感溫用的晶體管，兩個管的材質和工藝完全相同，但 T3 實質上是由 n 個晶體管并聯而成，因而其結面積是 T4 的 n 倍。 T3 和 T4 的發射結電壓 UBE3 和 UBE4 經反極性串聯后加在電阻 R 上，所以 R 上端電壓為 ΔUBE。因此，電流 I1 為 ： I1＝ ΔUBE／ R＝（ KT／ q）（ lnn）／ R 公式 31 對于 AD590， n＝ 8，這樣，電路的總電流將與熱力學溫度 T 成正比，將此電流引至負載電阻 RL 上便可得到與 T 成正 比的輸出電壓。由于利用了恒流特性，所以輸出信號不受電源電壓和導線電阻的影響。圖 3 中的電阻 R 是在硅板上形成的薄膜電阻，該電阻已用激光修正了其電阻值，因而在基準溫度下可得到 1μA／ K 的 I 值。 電源 R － RL ＋ I1 I2 T1 T2 T4 T3 11 圖 36 AD590 內部電路 圖 36 所示是 AD590 的內部電路，圖中的 T1～ T4 相當于圖 35 中的 T T2，而 T9， T11 相當于圖 35 中的 T T4。 R R6 是薄膜工藝制成的低溫度系數電阻，供出廠前調整之用。 T T8， T10 為對稱的 Wilson 電路，用來 提高阻抗。 T T12和 T10 為啟動電路，其中 T5 為恒定偏置二極管。 T6 可用來防止電源反接時損壞電路，同時也可使左右兩支路對稱。 R1， R2 為發射極反饋電阻，可用于進一步提高阻抗。 T1～ T4 是為熱效應而設計的連接 防式。而C1 和 R4 則可用來防止寄生振蕩。該電路的設計使得 T9， T10， T11 三者的發射極電流相等，并同為整個電路總電流 I 的 1／ 3。 T9 和 T11 的發射結面積比為 8： 1， T10和 T11 的發射結面積相等。 T9 和 T11 的發射結電壓互相反極性串聯后加在電阻 R5 和 R6 上，因此可以寫出： ΔUBE＝（ R6－ 2 R5） I／ 3 公式 32 R6 上只有 T9 的發射極電流，而 R5 上除了來自 T10 的發射極電流外，還有來自T11 的發射極電流，所以 R5 上的壓降是 R5 的 2／ 3。 根據上式不難看出，要想改變 ΔUBE，可以在調整 R5 后再調整 R6，而增大 R5的效果和減小 R6 是一樣的，其結果都會使 ΔUBE減小，不過，改變 R5 對 ΔUBE的影響更為顯著，因為它前面的系數較大。實際上就是利用激光修正 R5 以進行粗調，修正 R6 以實現細調，最終使其在 250℃ 之下使總電流 I 達到 1μA／ K。 V+ R1 R2 T1 T2 T5 T3 T4 C1 T8 T12 T6 T7 T11 T9 R5 R3 12 3. 基本應用電路 圖 37 是 AD590 用于測量熱力學溫度的基本應用電路。因為流過 AD590 的電流與熱力學溫度成正比，當電阻 R1 和電位器 R2 的電阻之和為 1kΩ時，輸出電壓 V0隨溫度的變化為 1mV/K。但由于 AD590 的增益有偏差，電阻也有偏差，因此應對電路進行調整，調整的方法為：把 AD590 放于冰水混合物中，調整電位器 R2，使V0=+25=（ mV）。但這樣調整只保證在 0℃或 25℃附近有較高的精度。 圖 37 AD590 應用電路 （ 4）攝氏溫度測量電路 如圖 37 所示，電位器 R2 用于調整零點， R4 用于調整運放 LF355 的增益。調整方法如下：在 0℃時調整 R2，使輸出 V0=0，然后在 100℃時調整 R4 使 V0=100mV。如此反復調整多次，直至 0℃時， V0=0mV， 100℃時 V0=100mV 為止。最后在室溫下進行校驗。例如，若室溫為 25℃，那么 V0 應為 25mV。冰水混合物是 0℃環境，沸水為 100℃環境。 （ 5）多路檢測信號的實現 本設計系統為八路的溫度信號采集，