基于ARM7无线传输的热电偶远程监控系统

摘要: 采用基于ARM7系列的低功耗、高性能嵌入式SoC芯片SAMSUNG S3C44B0X作为主控制器，在TCP/IP、GPRS技术相结合的基础上，设计具有无线传输热电偶采集的数据系统。远程监控软件模块采用Delphi7语言编写，分为数据采集端和控制端两部分。试验证明，整套系统运行稳定、可靠、经济，有一定的推广价值。

引言

目前，很多功能强大的嵌入式处理器都基于ARM内核构建。这样的配置系统性价比高，可扩展性能强。

工业检测系统应用中，作为一种主要的测温元件，热电偶具有结构简单、制造容易、使用方便、测温范围宽、测温精度高等特点，可以广泛应用于工业温度控制过程中。但是热电偶输出电势极其微弱，而且存在冷端温度误差和输出电势与被测温度的非线性问题，易引起较大测量误差，需要极其复杂的信号处理电路。MAX6675是Maxim公司推出的K型热电偶串行模数转换器，该型号芯片能够独立完成信号放大、冷端补偿、线性化、A／D转换及SPI串口数字化输出功能，能够简化热电偶测量智能装置的软硬件模块的设计。

移动检测终端可以快速投入现场，系统调试周期短。随着无线3G业务的普及，各种基于无线通信的传输成本快速下降，无线、移动、远程测温控制系统将更加普及。国内外基于无线通信的相关研究也开始变得很热门，有相关产品投入市场。本文根据温度监控领域的发展趋势，开发一套基于ARM7处理器和GPRS无线传输模块的嵌入式无线热电偶测温控制系统。

1 系统的构成和工作原理

温度远程无线监控系统以应用为中心，由SPI接口连接MAX6675采集温度数据，通过串口发送到华为GTM900A无线传输模块。由于GPRS网络(2．5G移动通信技术)支持TCP／IP协议，这使得无线数据传输变得更加轻松，而且相对价格比短消息等要便宜许多。为了能够远程设置参数，系统支持通过短信的方式设置相关核心参数。终端设备系统结构框图如图1所示。

本系统的终端设备采用模块化的结构设计思想，将终端设备分为主控模块和各个功能模块。主控模块和各功能模块之间有统一的或者特定的接口形式，用户可根据实际情况选用不同的功能模块。各种类型的数据可以在系统中同时传输而不相互干扰，同时也可根据市场变换的需求继续扩展其他功能模块。

温度远程无线监控系统的几个主要模块功能如下：

①传感器数据处理模块。根据实际需要，采集热电偶温度传感器数据。当采集到的数据值高于或者低于报警值时，启动自动报警模块，提醒巡查人员注意。

②LCD显示模块。显示检测到的温度数据及相关的系统核心参数，以便相关工作人员观测数据。

③自动报警模块。在系统检查到有效报警信息后，该模块马上使嵌入式设备上的蜂鸣器发出警报声，与此同时发送报警信息。该信息通过GPRS网络及时传回远端的监控管理中心，以便工作人员及时发现并采取相应的处理措施。

④参数配置模块。系统的核心参数配置通过I2C总线保存在Atmel AT24C01芯片里，系统启动时读取相关参数。参数的设置可以通过多种方式(串口、短信和网络)实现。

⑤ARM7核心控制模块。采用低功耗、高性能嵌入式SoC芯片SAMSUNG S3C4480X以及8MB RAM和2 MBFlash ROM。

⑥热电偶温度采集处理模块。通用I／O口用软件来模拟SPI操作，实现ARM7与MAX6675的通信。

⑦GPRS无线数据传输模块。考虑到系统的实际需求，采用华为GTM900A模块。该模块支持AT指令，模块的控制、数据的传输可以通过AT指令发送或者读取该设备的串口。

⑧远程监控软件模块。远程监控软件采集端和控制端。采集端需要连接到Internet上，有固定的IP地址，负责远程终端数据的接收和发送。控制端由操作人员使用，在界面上显示各个终端的运行情况、当前的实时温度数据，操作人员的指令通过控制端下发到采集端，最后通过采集端发送到各个对应的终端。

作者：明五一 沈娣丽 刘武发   来源：单片机与嵌入式系统