1、 嵌入式系统与应用 设计性实验报告 题目 基于 ARM7 的多通道仪表数据采集实验 系 别 物理与电子工程学院 年 级 专 业 班 级 学 号 学生姓名 指导教师 实验时间 引言 . 1 第一章 实验要求 . 2 1 一、实验内容及目的 . 2 二、实验 设备及工具 . 2 第二章 正文 . 3 一、实验分析 . 3 二、 系统设计 . 3 三、代码分析 . 8 第三章 实验结果 . 11 第四章 实验总结 . 12 参考文献 . 13 附录 . 14 1 引言 随着工业自动化与信息化的不断发展 ,数据采集已经成为了计算机与外部物理世界连接的桥梁。数据采集系统广泛地应用于工业生产中设备工作状况
2、的监测、控制领域中的闭环控制系统及仿真领域的半实物仿真系统。 传统的数据采集装置通常由单片机及采集卡组成 , 其采集通道数较少、单任务的软件结构及实 时性差等不足之处已无法满足人们的需求。 ARM ( Advanced RISC Machines) 是基于 RSIC 架构的数据宽为 32 位可嵌入操作系统的微处理器。由于其体积小、价格低、可靠性高、低功耗等特点在工业自动化、国防、运输等领域得到了广泛的应用。 本次设计是 基于 ARM的多通道实时数据采集系统 ;该系统由下位机系统及上位机软件组成 ,下位机硬件主要基于 ARM工控开发平台、数据采集板及模拟量输出板 ,采用 C/OS 实时多任务操作
3、系统 ,实现多通道数据的采集、数据存储及模拟量的输出 ,并将采集数据实时传送至上位计 算机 ;上位机软件接收数据进行监控 ,图形化显示数据变化曲线 ,并控制下位机的模拟量输出功能 ;通过实验验证 ,下位机系统能够实现多通道数据的采集、存储及模拟量的输出 ,C/OS 操作系统完成多任务的实时调度 ,上位机软件成功进行模拟量数据的采集监控及数据变化的图形显示 ,整个系统具有良好的实时性。 2 第一章 实验要求 一、实验内容及目的 采用多任务编程方法，每个任务监视一路 AD 转换， 每一路 AD 的转换结果在液晶屏上用一个条形图的长短来表示，直观地显示每路模拟输入电压的大小。可以通过文本框给每路 A
4、D 设置警戒值，某 路输入超出警戒线之后条形图中超出的部分会以闪动的方式显示。并在数码管上对应的某通道的数值显示当超过警戒线数值时，数字闪烁显示。 在此基础上，利用实验箱中的数码管显示每一路的电压采样值，并能在超出警戒值的情况下闪烁显示，在 LCD 屏上对应条形图的顶部显示具体的电压值。 二、实验设备及工具 硬件： ARM 嵌入式开发平台、 用于 ARM7TDMI 的 JTAG 仿真器、 PC机 Pentium100以上。 软件： PC 机操作系统 Win98、 Win2000或 WinXP、 ARM SDT2.51 或ADS1.2集成开发环境、仿真器驱 动程序、超级终端通讯程序。 3 第二章
5、 正文 一、 实验分析 数据采集系统置于被监控的设备处，通过传感器对设备的 电压或者 电流 信号进行采样、保持，并送入 A/D转换器变成数字信号，然后将该信号送到 FIFO 中。当 FIFO 中存放的数据到了 一定数目时，由ARM7 从 FIFO 中读出，然后通过 ARM7 的以太网接口送给上位机。多路采集通道经过模拟开关后再进入 A/D 转换器。 CPLD 是整个系统的控制核心，它控制采集通道的切换、 A/D 转换器的启 /停、转换后的数据在 FIFO中的存放地址发生器、产生中断请求以通知 ARM7 读取存放在 FIFO中的数据等。 二、 系统设计 1编写 OnKey()函数，响应键盘消息。
6、流程图如图 1所示。 1） 这里设置了两个文本框，用来输入通道编号和该通道的警戒值，在键盘消息响应函数里针对两个文本框分别作出处理，只处理回车键和取消键，其 他键由控件本身处理。程序里用变量 EditNumber 指示当前要编辑的文本框控件；用变量 input 指示该文本框控件是否处于输入编辑状态。以此决定回车键应该执行的功能。 2）当文本框控件不是编辑状态时，回车将使其进入编辑状态，在程序里用 SetWndCtrlFocus( )函数将焦点转移到该控件并用4 SetTextCtrlEdit() 函数设置为编辑状态；当文本框正处于编辑状态时，回车将使其退出编辑状态，并将要编辑的文本框切换到另一
7、个文本框控件，取消键的处理和这种情况类似。 3） 如果当前要编辑的文本框是警 戒值输入框，在编辑状态中回车确定后，所输入的通道编号以及警戒值就会保存在数组WarnningData 中，代码如下： WarnningData Unicode2Int(pChannelTextCtrl-text)=Unicode2Int(pValueTe xtCtrl-text); 5 有 键 盘 消 息编 辑 通 道 文 本 框 ？不 是 编 辑 状 态取 消 文 本 框 为 编 辑 状 态重 画 编 辑 文 本 框取 消 编 辑 标 志取 消 文 本 框 为 编 辑 状 态重 画 编 辑 文 本 框取 消 编 辑
8、 标 志不 是 编 辑 状 态将 焦 点 移 到 文 本 框清 空 文 本 框置 文 本 框 为 编 辑 状 态重 画 文 本 框置 编 辑 标 志将 焦 点 移 到 文 本 框清 空 文 本 框置 文 本 框 为 编 辑 状 态重 画 文 本 框置 编 辑 标 志取 消 文 本 框 为 编 辑 状 态重 画 编 辑 文 本 框取 消 编 辑 标 志保 存 数 据取 消 文 本 框 为 编 辑 状 态重 画 编 辑 文 本 框取 消 编 辑 标 志保 存 数 据返 回 T R U E 返 回 F A L S E 返 回 T R U E是 否否 否确 认 键 取 消 键 其 他 键 取 消 键
9、确 认 键是 是是是图 1 6 2 编写绘图显示任务 Display_Task， 绘制文本框和条形图等，并实现文本框编辑过程中和超过警戒值后的动画显示，其流程图为图2 所示。 绘 制 图 形 界 面c h a n n e l 处 于 编 辑 状 态v a l u e 处 于 编 辑 状 态c h a n n e l 闪 烁 显 示v a l u e 闪 烁 显 示超 出 警 戒 值 ？闪 烁 显 示 超 出 部 分 显 示 采 样 值L C D 显 示 L E D 显 示否是否否是是图 2 7 1）程序中用 TextOut()函数显示文本框的提示信息，用数组edit 记录两个文本框是否处于编辑
10、状态，用变量 IsEdit 指示提示信息是否显示。实际上， IsEdit这个变量在显示任务循环一次就改变一次状态，当 IsEdit=1 时将提示信息擦掉，否则保持显示不变。这就是闪烁显示的原理，表示 AD 转换结果的条形图超出警戒值的部分的闪烁也是这样实现的，随着任务的循环隔次的改变状态。 2）和变量 IsEdit 的作用类似， warnningx是条形图闪烁的指示变量。当某路 AD 转换的结果 result_ADx 大于对应通道的警戒值 Warnni ngDatax时，根据 warnningx 的值决定条形图的长度是和 result_ADx 对应还是和 W arnningDatax对应，这样
11、看起来条形图的长度是变化的，效果就是超过警戒线的那部分在闪烁。 3）这里条形图实际上是一个实心矩形，用 FillRect()函数填充。 5、编写 4 路 AD 采集任务 ADx_Task。 1）使用 GetADresult()函数即可得到某路 AD 输出的二进制代码。由于处理器的 8 路 10 位 AD 转换单 元的最大输入电压是 2.50V，所以实际电压值就是 result_ADx=GetADresult(x)*2.50/1024; 8 三、代码分析 （ 1）数码管显示及闪烁显示的代码 / 0 通道显示 ZLG7289_ENABLE();/使 zlg7289占有同步串口 Delay(5);/
12、延时 WriteSDIO(ZLG7289_CMD_DATA1|6);/数码管以方式 1 译码，第一个数码管亮 WriteSDIO(int)(result_AD0)%10);/显示个位 Delay(1);/延时 if(int)(result_AD0)9) /键值大于 9显示十位 WriteSDIO(ZLG7289_CMD_DATA1|7);/发送十位数据 WriteSDIO(int)(result_AD0)/10); Delay(1); WriteSDIO(ZLG7289_CMD_HIDE);/使一、二、三这三位数码管显示 WriteSDIO( 0xff); else /键值小于 10不显示十位 WriteSDIO(ZLG7289_CMD_HIDE);/使个位数码管显示
