基于ARM2410土壤湿度检测 - 图文

福建工程学院

设计内容：基于ARM2410土壤湿度检测

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

摘要

摘 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 1.1 1.2 1.3 第二章 2.1 2.2 2.2.1 2.2.2 2.3 第三章 3.1 3.2 第四章 4.1 4.2 4.3.1 4.3.2 第五章 5.1 5.2 第六章

设计任务 ........................................................................................................................... 1 课题任务 ......................................................................................... 错误！未定义书签。 设计要求 ........................................................................................................................... 1 设计注意事项.................................................................................................................... 2 总体方案设计与方案论证 ............................................................................................... 3 总体方案设计.................................................................................................................... 3 系统主要构件选择与论证 ................................................................................................ 3 单片机控制模块选择与论证 ....................................................................................... 3 湿度检测模块选择与论证 ........................................................................................... 4 系统组成 ........................................................................................................................... 4 硬件设计说明 ................................................................................................................... 4 LM393使用说明 ............................................................................................................... 4 传感器工作原理................................................................................................................ 6 系统软件设计 ................................................................................................................... 7 总体设计说明.................................................................................................................... 7 关键代码注释.................................................................................................................... 8 驱动代码读取部分 ....................................................................................................... 8 QT界面控制部分 ......................................................................................................... 8 系统实现与功能调试 ..................................................................................................... 10

系统功能与操作说明 ................................................................................................ 10 调试记录及调试结果 ................................................................................................ 10

课题总结 ......................................................................................................................... 10

参考文献 ...................................................................................................................................... 10

0 第一章、设 计 任 务

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第一章、设 计 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

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。

基于51单片机的电子钟设计

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设计注意事项

图1.3外接定义

0 第二章、总体方案设计与方案论证

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第二章、总体方案设计与方案论证

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

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。

基于51单片机的电子钟设计

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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β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γSAT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

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。

第三章、硬件设计说明

LM393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）

0 LM393使用说明

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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1.0~10mV)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 2.0~30V无关。通常电源不

基于51单片机的电子钟设计

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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β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γSAT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。

传感器工作原理

0 LM393使用说明

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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。

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第四章、系统软件设计

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（1~20s）可通过触屏界面控制，若未达到阈值，于界面上显示OK；若达到阈值，于界面上显示Warning。

传感器发送电压信号开始

延时（1~20S）读取关键程序清单

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*/ {

OKN 是否达到阈值YWarning第四章 、系统软件设计

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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;

QT界面控制部分

MyLed::MyLed() {

ui.setupUi(this); set_time=2;

//初始化时间2s检查一次

//初始化定时器

timer=new QTimer(this);

timer->start(set_time*1000);//启动定时器

/*分别定义信号与槽连接*/

QObject::connect(timer,SIGNAL(timeout()),this,SLOT(test()));

QObject::connect(ui.horizontalScrollBar, SIGNAL(sliderMoved(int)), ui.lcdNumber, SLOT(display(int)));

QObject::connect(ui.horizontalScrollBar, SIGNAL(sliderMoved(int)), this, SLOT(changetemp(int)));

fd = open(\设备未找到 if (fd < 0) {

printf(\

} }

void MyLed::test()

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{

read(fd,&buf,1);

if((int(buf))==1) / /湿度未达到阈值 { }

ui.label->setText(\

if((int(buf))==0) / /湿度达到阈值 {

ui.label->setText(\

} }

void MyLed::changetemp(int a) / /检测时间设定 {

set_time=a;

timer->start(set_time*1000); }

第五章 、系统实现与功能调试

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第五章、系统实现与功能调试

系统功能与操作说明

调试记录及调试结果

第六章、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； （2）增加湿度阈值更改功能；

本次实验设计在老师的指导下完成的。从课题设计的立题到最终的完成，老师给予了极大的指导和帮助，并提出了很多宝贵的意见。我以诚挚的心情向老师和帮助过我的同学表示衷心的感谢，感谢在这半年时间里对我的关怀、鼓励和悉心的指导。

基于51单片机的电子钟设计

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参考文献

[1] 李俊，张晓东 - 《微计算机信息》，2008年 [2] 高美珍 - 《电子工程师》，2004年 [3] 封海兵 - 《计量与测试技术》，2007 [4] 姚传安- 《计算机测量与控制》，2007年

[5] 康志茹，李晓婷- 《计量技术》，2007年

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/0ekx.html