原標(biāo)題：基于ARM和DS18B20設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)化的智能溫度傳感器

基于ARM和DS18B20設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)化的智能溫度傳感器是一個(gè)綜合性的項(xiàng)目，它結(jié)合了嵌入式系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信和傳感器技術(shù)。以下是對該設(shè)計(jì)的詳細(xì)闡述：

一、系統(tǒng)概述

網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器使傳感器由單一功能、單一檢測向多功能和多點(diǎn)檢測發(fā)展，從被動(dòng)檢測向主動(dòng)進(jìn)行信息處理方向發(fā)展，從就地測量向遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)在線測控發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器一般由信號采集單元、數(shù)據(jù)處理單元和網(wǎng)絡(luò)接口單元組成。這3個(gè)單元可以是采用不同芯片構(gòu)成合成式的，也可以是單片式結(jié)構(gòu)。而基于ARM和DS18B20的網(wǎng)絡(luò)化智能溫度傳感器系統(tǒng)，以嵌入式微處理器為核心，使用數(shù)字式的溫度傳感器作為采集單元，通過網(wǎng)絡(luò)接口實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程溫度監(jiān)控。

二、核心組件

1. 嵌入式微處理器：系統(tǒng)中采用的嵌入式微處理器具有體積小、功耗低、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。例如，LPC2210是基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和嵌入式跟蹤的16/32位ARM7TDMI-S CPU的微控制器，特別適用于工業(yè)控制和醫(yī)療系統(tǒng)。

2. 溫度傳感器DS18B20：DS18B20是Maxim公司生產(chǎn)的、屬于新一代適配微處理器的智能溫度傳感器。測溫范圍為-55+125℃，固有測溫分辨率為0.5℃。它支持“一線總線”接口，即從DS18B20讀出信息或向DS18B20寫入信息僅需要一根口線（單線接口）。DS18B20集溫度測量、A/D轉(zhuǎn)換于一體，可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式，具有體積小、接口方便、傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)。

三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1. 硬件設(shè)計(jì)

• 電源電路：為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源輸入，確保各組件正常工作。例如，LPC2200系列ARM7微控制器需要使用2組電源，I/O口供電電源為3.3V，內(nèi)核及片內(nèi)外設(shè)供電電源為1.8V。

• 溫度采集電路：DS18B20與微處理器LPC2210連接，注意應(yīng)加入一個(gè)阻值為4.7KΩ或5.1KΩ的上拉電阻。DS18B20的工作電流約為1mA，VCC一般為5V，則電阻R=5V/1mA=5KΩ。

• 網(wǎng)絡(luò)接口電路：采用常用的10 Mbps嵌入式以太網(wǎng)控制芯片RTL8019，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)的連接。RTL8019AS與LPC2210通過外部總線進(jìn)行連接，用戶可以通過DMA方式把需要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入片內(nèi)SRAM中，讓芯片自動(dòng)將數(shù)據(jù)發(fā)送出去；而芯片在接收到數(shù)據(jù)后，用戶也可以通過DMA方式將其讀出。

• 液晶顯示接口：加入LCM接口，支持點(diǎn)陣圖形液晶模塊，用于實(shí)時(shí)顯示溫度信息。

2. 軟件設(shè)計(jì)

• 操作系統(tǒng)：移植μC/OS-II操作系統(tǒng)，為系統(tǒng)提供多任務(wù)處理能力。

• TCP/IP協(xié)議棧：采用ZLG/IP軟件包，實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議棧的移植，使系統(tǒng)能夠通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

• 溫度采集與處理：編寫溫度采集程序，通過單線總線協(xié)議與DS18B20通信，讀取溫度數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。溫度數(shù)據(jù)以16位二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲，高五位代表正負(fù)，后11位代表溫度的絕對值。將其轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)值后，再乘以0.0625即可獲得此時(shí)的溫度值。

• Web服務(wù)器：在微處理器中建立Web服務(wù)器，使用戶可以通過瀏覽器遠(yuǎn)程訪問和監(jiān)控溫度信息。

四、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與測試

1. 硬件搭建：根據(jù)硬件設(shè)計(jì)電路圖，搭建實(shí)際硬件電路，確保各組件連接正確。

2. 軟件編程：在ARM開發(fā)環(huán)境中編寫軟件程序，實(shí)現(xiàn)溫度采集、處理、顯示和網(wǎng)絡(luò)通信等功能。

3. 系統(tǒng)測試：對系統(tǒng)進(jìn)行全面測試，包括溫度采集精度、網(wǎng)絡(luò)通信穩(wěn)定性、Web服務(wù)器響應(yīng)速度等。

五、結(jié)論

基于ARM和DS18B20設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)化智能溫度傳感器系統(tǒng)具有高精度、低功耗、易于擴(kuò)展和遠(yuǎn)程監(jiān)控等優(yōu)點(diǎn)。它可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、智能家居、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域，為溫度監(jiān)控提供有效的解決方案。