基于ARM2410土壤湿度检测

1、摘要福建工程学院福建工程学院设计内容：基于设计内容：基于 ARM2410ARM2410 土壤土壤湿湿度度检测检测院系：计算机科学与信息学院专业：计算机科学与技术类 班级： 嵌入式 1105 班 组长： 林强 组员： 王策 毕占谨 指导老师： 郭方 汤龙梅 完成日期： 2014-06-23 摘摘 要要 随时代的发展，生活节奏的加快，人们的时间观念愈来愈强；随自动化、智能化技术的发展，机电产品的智能度愈来愈高，用到时间提示、定时控制的地方变得更加广泛，因此，设计开发数字时钟具有良好的应用前景。 由于单片机成本价格低、高性能，在自动控制产品得到了广泛的应用。本次课程通过对传感器驱动的开发,增强对传感

2、器的认识。并以此为载体，掌握开发嵌入式界面应用系统的能力。通过具体实践过程，掌握嵌入式实验开发环境的搭建、传感器原理、传感器接口方式、Linux 驱动程序设计、图形界面设计等，掌握分析与解决实际问题的方法与手段，提高设计、编程与调试、自学、创新能力。关键词：ARM2410 单片机 LM393 FC-28 湿度检测目录 目 录第一章第一章设计任务设计任务.11.1课题任务.11.2设计要求.11.3设计注意事项.2第二章第二章总体方案设计与方案论证总体方案设计与方案论证.32.1总体方案设计.32.2系统主要构件选择与论证.32.2.1单片机控制模块选择与论证 .32.2.2湿度检测模块选择与论

3、证 .42.3系统组成.4第三章第三章硬件设计说明硬件设计说明.43.1LM393 使用说明.43.2传感器工作原理.6第四章第四章系统软件设计系统软件设计.74.1总体设计说明.74.2关键代码注释.84.3.1驱动代码读取部分 .84.3.2QT 界面控制部分.8第五章第五章系统实现与功能调试系统实现与功能调试.105.1系统功能与操作说明.105.2调试记录及调试结果.10第六章第六章课题总结课题总结.10 参考文献参考文献.10基于 51 单片机的电子钟设计 - 0 -第一章、设第一章、设 计计 任任 务务课题任务课题任务本次课程设计共分为多组，本组设计任务为湿度传感器。其主要设计任务

4、如下：1） 了解传感器原理与其接口方式；2） 根据传感器接口方式选择与实验箱的连接；3） 编写相应驱动程序；4） 编写 QT 应用界面程序。设计要求设计要求1. 搭建实验环境，内容包括：(1) 安装宿主机方的软件：虚拟机软件 Vmware workstation、操作系统Fedora 或 RedHat Enterprise Linux，以及其他个人所需软件。(2) 搭建交叉编译环境，设置环境变量。2. 编写、调试 AD 采集驱动程序和电机驱动程序和测试用例。3. 利用 QT 完成本系统的监控界面设计。4. 制作根文件系统，将上述驱动和 QT 应用程序加入根文件系统中（或将驱动编译进内核） ，使

5、得采集监控系统可脱离宿主机（即 PC 机）独立运行。5. 3 人一组，协作完成。0 第一章、设 计 任 务- 1 -设计注意事项设计注意事项图图 1.3 外接定义外接定义基于 51 单片机的电子钟设计 - 2 -第二章、总体方案设计与方案论证第二章、总体方案设计与方案论证 总体方案设计总体方案设计经分析，将系统分为两个部分，一个是由湿度传感器组成的检测部分，另一个是由单片机控制部分及 QT 显示界面组成的主控与显示部分。如图 2.1 所示，由 FC-28 湿度传感器及 LM393 芯片组成的湿度检测电路将所检测到的数据发送到 ARM2410 单片机,单片机对接收到的数据进行处理后通过 QT 程

6、序运行界面显示，稳压电源将对各部分进行供电。系统主要构件选择与论证系统主要构件选择与论证单片机控制模块选择与论证单片机控制模块选择与论证采用芯片 ARM2410cl，这是韩国三星公司推出的基于 ARM920T 内核和AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture ）总线的一款微处理器；使用 0.18um CMOS 工艺；集成 LCD、UART、IIC、SPI、IIS、USB、SD 控制器等片内外围接口，支持 ROM 和 NAND Flash 引导，适合面向功耗较低、成本敏感、应用环境较好的消费类电子产品。符合此次课程设计的要求。第 3 章 、硬件设

7、计说明- 3 -湿度检测模块选择与论证湿度检测模块选择与论证采用芯片 LM393 及湿度传感器 FC-28 组成的检测模块。LM393 是双电压比较器集成电路，输出负载电阻能衔接在可允许电源电压范围内的任何电源电压上，不受 Vcc 端电压值的限制.此输出能作为一个简单的对地 SPS 开路(当不用负载电阻没被运用)，输出部分的陷电流被可能得到的驱动和器件的 值所限制.当达到极限电流(16mA)时，输出晶体管将退出而且输出电压将很快上升。输出饱和电压被输出晶体管大约 60ohm 的 SAT 限制。当负载电流很小时,输出晶体管的低失调电压(约 1.0mV)允许输出箝位在零电平，拥有较好的稳定性和敏感

8、性，与湿度传感器 FC-28 相结合即可通过改变发送电平实现湿度监控。系统组成系统组成本系统由 ARM2410 单片机主控电路,芯片 LM393 及湿度传感器 FC-28 组成的检测模块，QT 显示模块 3 部分组成。第第 3 章章、硬件设计说明、硬件设计说明LM393LM393 使用说明使用说明如图 LM393 内部采用双列直插 8 脚塑料封装（DIP8）和微形的双列 8 脚塑料封装（SOP8） 基于 51 单片机的电子钟设计 - 4 -LM393是高增益,宽频带器件，像大多数比较器一样，如果输出端到输入端有寄生电容而产生耦合，则很容易产生振荡。这种现象仅仅出现在当比较器改变状态时，输出电压

9、过渡的间隙，电源加旁路滤波并不能解决这个问题，标准 PC 板的设计对减小输入输出寄生电容耦合是有助的。减小输入电阻至小于10K 将减小反馈信号，而且增加甚至很小的正反馈量(滞回1.010mV)能导致快速转换,使得不可能产生由于寄生电容引起的振荡，除非利用滞后，否则直接插入 IC(集成电路板 integrated circuit，缩写：IC) 并在引脚上加上电阻将引起输入输出在很短的转换周期内振荡，如果输入信号是脉冲波形，并且上升和下降时间相当快，则滞回将不需要。比较器的所有没有用的引脚必须接地。LM393偏置网络确立了其静态电流与电源电压范围 2.030V 无关。通常电源0 LM393 使用说

10、明- 5 -不需要加旁路电容。差分输入电压可以大于 Vcc 并不损坏器件，保护部分必须能阻止输入电压向负端超过-0.3V。LM393的输出部分是集电极开路，发射极接地的 NPN 输出晶体管，可以用多集电极输出提供或 OR ing 功能。输出负载电阻能衔接在可允许电源电压范围内的任何电源电压上，不受 Vcc 端电压值的限制。此输出能作为一个简单的对地 SPS开路(当不用负载电阻没被运用)，输出部分的陷电流被可能得到的驱动和器件的 值所限制。当达到极限电流(16mA)时，输出晶体管将退出而且输出电压将很快上升.输出饱和电压被输出晶体管大约60ohm 的 SAT 限制。当负载电流很小时,输出晶体管的

11、低失调电压(约1.0mV)允许输出箝位在零电平。传感器工作原理传感器工作原理基于 51 单片机的电子钟设计 - 6 - 它以 FC-28 湿度传感器作探头，LM393 做比较器，两个电极插入土壤后充当电阻，与芯片中的电阻分压，再送到 LM393 同相端中与变阻器得到的电压比较，在土壤湿度达不到设定阈值时，D0 口输出高电平，当土壤湿度超过设定阈值时，D0 口输出低电平。第第 4 章章、系统软件设计、系统软件设计总体设计说明总体设计说明单片机接收传感器送出的电压值，通过高低电平变化，判断是否达到阈值，读取数据时间第 4 章 、系统软件设计- 7 -（120s）可通过触屏界面控制，若未达到阈值，于

12、界面上显示 OK；若达到阈值，于界面上显示 Warning。关键程序清单关键程序清单驱动代码读取部分驱动代码读取部分static ssize_t s3c2410_IO_read(struct file *filp, char *buf, size_t len) /*读取 GPIO_B5 引脚的状态*/unsigned char ret; ret = read_gpio_bit(GPIO_B5); / / 读取引脚电平 0,1 copy_to_user(buf,&ret,1); / /将内核地址空间送到用户空间return 1;QTQT 界面控制部分界面控制部分MyLed:MyLed() ui.

13、setupUi(this); set_time=2; /初始化时间 2s 检查一次 timer=new QTimer(this);/初始化定时器 timer-start(set_time*1000);/启动定时器/*分别定义信号与槽连接*/基于 51 单片机的电子钟设计 - 8 - QObject:connect(timer,SIGNAL(timeout(),this,SLOT(test(); QObject:connect(ui.horizontalScrollBar, SIGNAL(sliderMoved(int), ui.lcdNumber, SLOT(display(int); QOb

14、ject:connect(ui.horizontalScrollBar, SIGNAL(sliderMoved(int), this, SLOT(changetemp(int); fd = open(/dev/s3c2410-leds, 0);/设备未找到 if (fd setText(Current Status: OK!); if(int(buf)=0) / /湿度达到阈值 ui.label-setText(Current Status: WARNING!); void MyLed:changetemp(int a) / /检测时间设定 set_time=a;第 5 章 、系统实现与功能调

15、试- 9 - timer-start(set_time*1000);第第 5 章章、系统实现与功能调试、系统实现与功能调试系统功能与操作说明系统功能与操作说明调试记录及调试结果调试记录及调试结果第第 6 章章、课题总结、课题总结此次课题重点是使湿度传感器和单片机控制相结合，在此次实验过程中，为了解决基本的硬件及模块功能学习，我们进行了程序设计，通过调试，我们得到了基本的功能，可以正确检测湿度。通过本课题的工作，我逐渐认识到单片机发展的迅速，及其功能的强大，并且对其实现电子钟有了深刻的认识。借此，我们在日后还需要从以下几个方面进行改进：（1）提高湿度检测精度；（2）增加湿度数值功能；基于 51 单片机的电子钟设计 - 10 -（2）增加湿