基于ARM的嵌入式監(jiān)測系統(tǒng)設計

1、    基于ARM的嵌入式監(jiān)測系統(tǒng)設計 摘要：實現(xiàn)了一種全集成可變帶寬中頻寬帶低通濾波器，討論分析了跨導放大器-電容(OTAC)連續(xù)時間型濾波器的結(jié)構(gòu)、設計和具體實現(xiàn)，使用外部可編程電路對所設計濾波器帶寬進行控制，并利用ADS軟件進行電路設計和仿真驗證。仿真結(jié)果表明，該濾波器帶寬的可調(diào)范圍為126 MHz，阻帶抑制率大于35 dB，帶內(nèi)波紋小于05 dB，采用18 V電源，TSMC 018m CMOS工藝庫仿真，功耗小于21 mW，頻響曲線接近理想狀態(tài)。關(guān)鍵詞：ButteARM具備體積小、接口豐富、高度集成性和擴展性強等優(yōu)點，加之隨著Linux在服務器領(lǐng)

2、域和桌面系統(tǒng)獲得的成功，Linux 以其良好的移植性能、優(yōu)秀的網(wǎng)絡功能、對各種文件系統(tǒng)完備的支持、具有軟件代碼小、高度自動化、響應速度快、特別適合于要求實時和多任務的體系等特點1在嵌入式系統(tǒng)中獲得了越來越廣泛的應用。這使得基于ARM的嵌入式監(jiān)測系統(tǒng)具有成本低、功耗低、實時性能好及智能程度高等優(yōu)點，在工業(yè)監(jiān)測與控制領(lǐng)域具有較為廣闊的應用前景2。本文設計了基于ARM的嵌入式監(jiān)測系統(tǒng)。1系統(tǒng)總體設計一個嵌入式監(jiān)測系統(tǒng)，其基本目的控制硬件設備采集信號，并對信號進行一定的分析，其過程是獲取設備的運行狀態(tài)的模擬量信號，并且能夠?qū)⑦@些模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出。在此基礎上，設計了基于ARM嵌入式監(jiān)測系統(tǒng)。ARM

3、微處理器的上選擇基于ARM920T內(nèi)核的S3C2410A芯片。圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖整個系統(tǒng)監(jiān)測方案如圖1所示，整個采集過程是由ARM微處理器控制的，ARM監(jiān)測系統(tǒng)主要由以下三部分組成：（1）信號采集：傳感器采集反映設備運行狀態(tài)的現(xiàn)場信號。被采集的模擬信號通過傳感器拾取，再經(jīng)過濾波、放大信號調(diào)理，然后模擬信號則經(jīng)過A/D(模/數(shù))轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成計算機可識別數(shù)字量，通過ARM微處理器控制放大器的增益和濾波器的截止頻率。（2）人機界面：采用圖形界面控制數(shù)據(jù)采集，并在界面上進行數(shù)據(jù)分析，將數(shù)據(jù)處理結(jié)果在顯示屏上以良好直觀的界面動態(tài)顯示，便于現(xiàn)場工作人員判斷故障。（3）數(shù)據(jù)傳輸：數(shù)據(jù)傳輸是將數(shù)據(jù)上傳至上位機（

4、計算機），以進行進一步的分析處理。2系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)振動傳感器傳來的振動信號在進入后端處理系統(tǒng)之前也需要對信號進行一定的調(diào)理，以滿足后端信號處理的要求，為了簡化設計，節(jié)省設計時間，信號的前端信號調(diào)理模塊使用設計好的模塊，包括恒流源、傳感檢測、信號放大、低通濾波，程控放大器放大倍數(shù)的設定通過S3C2410A設定。圖2顯示了系統(tǒng)硬件框圖。圖2  系統(tǒng)硬件框圖2.1程控抗混疊低通濾波器設計傳感器采集的的模擬信號中往往混有一些其它信號如噪聲信號，因此在A/D轉(zhuǎn)換之前對信號進行濾波是很有必要的，同時選擇合適的濾波器還可以起到抗混疊的功能。本系統(tǒng)設計采用MAX263低通濾波器，MAX263是有源開關(guān)

5、電容濾波器，其中心頻率，Q值和工作模式可通過引腳編程設置，其硬件連接電路如圖3.圖3  低通濾波電路選擇濾波器工作模式1，將M0，M1設置低電平，Q值設置為1，查表得NQ=64，則Q6Q0引腳值為100000。MAX263的引腳與S3C2410芯片直接相連以實現(xiàn)程控濾波器，F(xiàn)0F4分別連接GPB5GPB9。在ARM上即可控制對應引腳實現(xiàn)對MAX263截止頻率的設定。2.2  A/D轉(zhuǎn)換電路A/D轉(zhuǎn)換器作用是把一個模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。風電機組的狀態(tài)信號是一個連續(xù)的值。利用傳感器可以檢測到一個連續(xù)的電壓值，但在ARM和計算機上不能夠直接處理模擬信號數(shù)據(jù)。A/D轉(zhuǎn)換器就是把傳

6、感器檢測到的電壓模擬信號轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)可識別的數(shù)字信號的器件。根據(jù)系統(tǒng)的條件及精度的要求下，采用12位的A/D轉(zhuǎn)換器已經(jīng)能夠滿足本系統(tǒng)的要求。在經(jīng)過A/D的轉(zhuǎn)換后。就把連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)變成了不連續(xù)的離散的數(shù)值，以便于數(shù)據(jù)分析。A/D轉(zhuǎn)換芯片采用TI公司的TLC2543。TLC2543是12位開關(guān)電容逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其電路連接如圖4。圖4  TLC2543與S3C2410的連接圖數(shù)據(jù)采集時，首先向AD轉(zhuǎn)換器發(fā)送要采集的通道號，AD轉(zhuǎn)換器讀取對應通道的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳遞給S3C2410A，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，其流程如圖5。熱門詞條AZ8222-2C-5DM AZ8222-2C-12DM AZ8222-2C-24DMS2S-12印刷線路板焊接式電源變壓