基于ARM的数据采集与控制系统设计.

基于ARM的数据采集与控制系统设计

Design of Data Acquisition and Control System Based on ARM

任安虎，路雪莹

REN An-hu ,Lu Xue-ying

（西安工业大学电子信息工程学院 陕西 西安 710032）

(School of Electronic Information Engineering,xi’an Technological

University,xi’an 710032 )

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：TP332

Abstract：Based on the embedded ARM technology to achieve keys data acquisition and LED dot matrix display, and the collected data is sent through the serial port to PC; on the other hand PC to receive the data sent, the corresponding control lights the diode and the received data is displayed on the dot matrix LED screen. System hardware consists of LPC2220 and its peripheral circuit, using the excellent performance ARM7 processor; software in ADS1.2 integrated development environment with C language programming. System is stable, reliable, and in practical engineering application design has a reference value.

Keywords: data collection; control; PC; dot matrix LED screen; reliable

0. 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-S CPU。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

2.1 ARM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2 LPC2220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

2.3 LED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4 LED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。

2.4 LED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二极管灯亮；按键为8个单独按键，作为数据的输入端。电路如图5所示。

图5a LED发光二极管 图5b 单独按键

3. 软件设计

软件是系统设计的核心，在ADS1.2开发环境下采用C语言进行编程设计。软件主流

程图如下图6所示。

图6 系统主流程图

初始化包括引脚功能选择、串口初始化、SPI接口的初始化、初始状态及中断初始化，在之前应建好LED点阵显示用的字模数据。串口数据的接收使用中断方式，发送采

用查询方式。

4. 结束语

本系统基于ARM实现了键值采集及16X16点阵LED屏显示，将键值数据通过串口发送给上位机PC；另一方面通过串口可以接收从上位机来的控制信号控制点亮相应的二极管，接收的数据由16X16点阵LED屏显示。整个系统得到了实现，经验证系统工作稳定、可靠，在实际的测控系统中具有很好的参考价值。

参考文献：

[1]周立功.ARM嵌入式系统基础教程（第2版）[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008.

[2]刘苍,王建业，张景伟. 基于ARM的便携式数据采集存储系统设计[J].仪表技术与传感器, 2013,No.8:-92.

[3]刘锐,王林. 基于ARM数据采集系统的设计[J]. 中国测试，2010,36（4）：-92.

[4]周立功.ARM嵌入式系统实验教程（一）[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.

[5]周立功.ARM嵌入式系统软件开发实例（二）[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.

[6] 张绮文，解书钢.嵌入式常用模块与综合系统设计实例精讲[M]. 北京：电子工业出版社，2008.