嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)基于ARM微處理器和μCLinux的嵌入式溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、湖南工業(yè)大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì)資 料 袋 電氣與信息工程 學(xué)院（系、部） 2009 2010 學(xué)年第 2 學(xué)期 課程名稱(chēng) 嵌入式系統(tǒng) 指導(dǎo)教師 職稱(chēng) 副教授 學(xué)生姓名 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 學(xué)號(hào) 題 目 基于arm微處理器和clinux的嵌入式溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 成 績(jī) 起止日期 2010 年 5 月 10 日 2010 年 5 月 21 日目 錄 清 單序號(hào)材 料 名 稱(chēng)資料數(shù)量備 注1課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)2課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)3課程設(shè)計(jì)圖紙張456 湖南工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)2009 2010 學(xué)年度第 2 學(xué)期 電氣與信息工程 學(xué)院（系、部） 電子信息科學(xué)與技術(shù) 專(zhuān)業(yè) 班級(jí)課程名稱(chēng)： 嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目：

2、 基于arm微處理器和clinux的嵌入式溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 完成期限：自 2010 年 5 月 10 日至 2010 年 5月 21 日共 2 周內(nèi)容及任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)基于arm微處理器和clinux的嵌入式溫度控制系統(tǒng)，要求采用pid增量算法實(shí)現(xiàn)對(duì)電烤箱的溫度控制，并且在達(dá)到溫度控制要求的同時(shí)使用44小鍵盤(pán)和觸摸屏作為輸入，使用了lcd、串口、網(wǎng)口和音頻等作為輸出，使得系統(tǒng)具有友好的人機(jī)界面。系統(tǒng)工作的基本原理為：溫度傳感器把電烤箱的溫度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)經(jīng)過(guò)測(cè)量電路、濾波器和放大器，輸入到arm微處理器的a/d輸入端口ain。然后arm微處理器執(zhí)行pid控制程序，根據(jù)從ain輸入的電壓值，經(jīng)過(guò)pi

3、d算法得出輸出值。通過(guò)pwm脈寬可調(diào)功能，把控制量轉(zhuǎn)換成占空比可調(diào)的脈寬，經(jīng)過(guò)放大器和功率放大器后驅(qū)動(dòng)電阻，達(dá)到控制功能。具體設(shè)計(jì)任務(wù)如下： （1）系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)；（2）系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)；（3）操作系統(tǒng)的分析與移植；（4）系統(tǒng)應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)；（5）系統(tǒng)硬件和軟件的調(diào)試。進(jìn)度安排起止日期工作內(nèi)容2010512課程設(shè)計(jì)任務(wù)講解；開(kāi)發(fā)平臺(tái)的安裝構(gòu)建；2010514開(kāi)發(fā)平臺(tái)的安裝構(gòu)建；系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)；硬件電路的設(shè)計(jì)；2010517操作系統(tǒng)的分析、移植、燒寫(xiě)與測(cè)試；2010519系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具的使用；系統(tǒng)應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)和調(diào)試；2010521系統(tǒng)應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)和調(diào)試；其它時(shí)間學(xué)生自行查找資料，進(jìn)行硬件、軟

4、件的設(shè)計(jì)和調(diào)試，撰寫(xiě)報(bào)告。 主要參考資料1盧靈，高巖基于s3c44b0x的溫度控制系統(tǒng)j 微計(jì)算機(jī)信息，2006，22（05-2）：0113-01152姜京梅基于 arm 微處理器和c/os-ii 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的嵌入式數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)d，長(zhǎng)春：吉林大學(xué),20043徐晶嵌入式溫度實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的pid控制d南京：南京理工大學(xué)，20054馬維華嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用m北京郵電大學(xué)出版社，20065tq2440開(kāi)發(fā)板配套資料，20106田澤嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用m. 北京: 北京航空航天大學(xué)出版社,20057田澤嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)教程m北京: 北京航空航天大學(xué)出版社,2004指導(dǎo)教師（簽字）： 2010

5、 年 5 月 8 日系（教研室）主任（簽字）： 年 月 日附件三嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)基于arm微處理器和clinux的嵌入式溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)起止日期：自 2010 年 5 月 10 日至 2010 年 5月 21 日共 2 周學(xué)生姓名 班級(jí) 學(xué)號(hào) 成績(jī)指導(dǎo)教師(簽字)電氣與信息工程學(xué)院2010年5 月 日設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的主要內(nèi)容1課程設(shè)計(jì)目的2課程設(shè)計(jì)要求3系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)4系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)5操作系統(tǒng)的移植6系統(tǒng)應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)7系統(tǒng)軟件的調(diào)試8課程設(shè)計(jì)收獲和體會(huì)本課程設(shè)計(jì)的目的（1）使學(xué)生掌握嵌入式開(kāi)發(fā)板（實(shí)驗(yàn)箱）各功能模塊的基本工作原理；（2）培養(yǎng)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用能力及嵌入式軟件的開(kāi)發(fā)能力；

6、（3）使學(xué)生較熟練地應(yīng)用嵌入式操作系統(tǒng)及其api開(kāi)發(fā)嵌入式應(yīng)用軟件；（4）培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問(wèn)題的能力；（5）提高學(xué)生的科技論文寫(xiě)作能力。設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)一個(gè)基于arm微處理器和clinux的嵌入式溫度控制系統(tǒng)，要求采用pid增量算法實(shí)現(xiàn)對(duì)電烤箱的溫度控制，并且在達(dá)到溫度控制要求的同時(shí)使用44小鍵盤(pán)和觸摸屏作為輸入，使用了lcd、串口、網(wǎng)口和音頻等作為輸出，使得系統(tǒng)具有友好的人機(jī)界面。系統(tǒng)工作的基本原理為：溫度傳感器把電烤箱的溫度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)經(jīng)過(guò)測(cè)量電路、濾波器和放大器，輸入到arm微處理器的a/d輸入端口ain。然后arm微處理器執(zhí)行pid控制程序，根據(jù)從ain輸入的電壓值，經(jīng)過(guò)pid算法得出

7、輸出值。通過(guò)pwm脈寬可調(diào)功能，把控制量轉(zhuǎn)換成占空比可調(diào)的脈寬，經(jīng)過(guò)放大器和功率放大器后驅(qū)動(dòng)電阻，達(dá)到控制功能。具體設(shè)計(jì)任務(wù)如下： （1） 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)；（2）系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)；（3）操作系統(tǒng)的分析與移植；（4）系統(tǒng)應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)；（5）系統(tǒng)硬件和軟件的調(diào)試。fedora 10的安裝修改系統(tǒng)文件，在終端中獲取root用戶(hù)的權(quán)限由于fedora自帶網(wǎng)絡(luò)設(shè)置程序不能正確設(shè)置網(wǎng)絡(luò)信息，所以通過(guò)修改網(wǎng)絡(luò)配置文件來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，設(shè)置完成后重啟linux系統(tǒng)虛擬機(jī)工具的安裝，可以更方便于widows和linux的數(shù)據(jù)交換，打開(kāi)終端，解壓虛擬機(jī)工具的安裝包：虛擬機(jī)工具安裝完后，設(shè)置共享目錄，以實(shí)現(xiàn)從wid

8、ows傳遞文件到linux或從linux傳遞文件到windows中，設(shè)置共享目錄操作如下：在window建立兩個(gè)目錄放置測(cè)試文件，通過(guò)ls命令可以訪(fǎng)問(wèn)到這些測(cè)試文件測(cè)試linux網(wǎng)絡(luò)設(shè)置在windows中使用ping命令可以在windows中ping到linux的ip地址到這里就完成的fedora的安裝和設(shè)置交叉編譯器的安裝：uboot的編譯qtopia-2.2.0編譯：qt-4.5的編譯：linux內(nèi)核的編譯：busybox的編譯：linux應(yīng)用程序編譯：溫度控制系統(tǒng)程序如下：#include #include #include #include struct pid unsigned in

9、t setpoint; / 設(shè)定目標(biāo) desired value unsigned int proportion; / 比例常數(shù) proportional const unsigned int integral; / 積分常數(shù) integral const unsigned int derivative; / 微分常數(shù) derivative const unsigned int lasterror; / error-1 unsigned int preverror; / error-2 unsigned int sumerror; / sums of errors ; struct pid s

10、pid; / pid control structure unsigned int rout; / pid response (output) unsigned int rin; / pid feedback (input)unsigned char flag,flag_1=0; unsigned char high_time,low_time,count=0;/占空比調(diào)節(jié)參數(shù) unsigned char set_temper=35; unsigned char temper; unsigned char i; unsigned char j=0; unsigned int s; int ma

11、in(void) systeminitialization();/初始化系統(tǒng) lcd_printf(系統(tǒng)正在初始化，請(qǐng)稍候,25,8,0);lcd_refresh(); osinit();/初始化uc/os-ii / ostimeset(0); / lcd_printf(create task.,7,1);lcd_refresh(); ostaskcreateext(main_task,(void*)0,&main_task_stacksta cksize*4-1,main_task_prio,main_task_prio ,&main_task_stack0,1024,(void*)0,os

12、_tas k_opt_stk_chk+os_task_opt_stk_clr);/創(chuàng)建主任務(wù) ostaskcreateext(key_scan_task,(void*)0,&key_scan_stack stacksize-1,key_scan_prio,key_scan_prio ,&key_scan_stack0,256,(void*)0,os_task _opt_stk_chk+os_task_opt_stk_clr);/創(chuàng)建鍵盤(pán)掃描任務(wù) ostaskcreateext(lcd_fresh_task,(void*)0,&lcd_fresh_stac kstacksize*2-1,lcd_

13、fresh_prio,lcd_fres h_prio,&lcd_fresh_stack0,512,(void*)0, os_task_opt_stk_chk+os_task_opt_stk_clr);/創(chuàng)建顯示刷新 任務(wù) initosgui();/初始化圖形界面 lcdfresh_mbox=osmboxcreate(null);/創(chuàng)建顯示刷新郵箱 adfresh_mbox=osmboxcreate(null);/創(chuàng)建ad數(shù)據(jù)采集郵箱 /para_sem=ossemcreate(1); lcd_disp_sem=ossemcreate(1);/創(chuàng)建刷新顯示緩存的信號(hào)量 /osdc_ctrl_mem=ossemcreate(1); osstart();/啟動(dòng)操作系統(tǒng) return(0);/獲取溫度子程序/ void get_temper() unsigned char i,j; do i=reset(); /*復(fù)位*/ while(i!=0); /*1為無(wú)反饋信號(hào)*/ i=0xcc; /*發(fā)送設(shè)備定位命令*/ write_byte(i); i=0x44; /*發(fā)送開(kāi)始轉(zhuǎn)換命令*/ write_byte(i); delay(180); /*延時(shí)*/ do i=reset(); /*復(fù)位*/ while(i!=0); i=0xcc; /*設(shè)備定位