基于ARM和DS18B20的温度监测系统

学校代码：10289分类号：TP391密级：公开学号：092070024江苏科技大学硕士学位论文基于ARM和DS18B20的温度监测系统研究生姓名王文导师姓名王直申请学位类别工学硕士学位授予单位江苏科技大学学科专业模式识别与智能系统论文提交日期2012年3月10日研究方向智能系统理论与应用论文答辩日期2012年3月17日答辩委员会主席李永忠评阅人2012年3月14日基于ARM和DS18B20的温度监测系统王文江苏科技大学分类号：TP391密级：公开学号：092070024工学硕士学位论文基于ARM和DS18B20的温度监测系统学生姓名王文指导教师王直教授江苏科技大学二O一二年三月AThesisSubmittedinFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringTemperaturemonitoringsystembasedonARMandDS18B20SubmittedbyWangWenSupervisedbyProfessorWangZhiJiangsuUniversityofScienceandTechnologyMarch,2012江苏科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日江苏科技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于：(1)保密□，在年解密后适用本授权书。(2)不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日摘要I摘要温度是一种最基本的环境参数而且与我们的生活密切相关。刚出生的婴儿对温度的变化最为敏感，特别是患病的婴儿的治疗都需要在一定的环境温度下进行。本课题以新生儿暖箱为主要研究内容，首先进行了温度监测系统的总体方案设计，然后以温度测量为研究重点，在基于ARM和温度传感器DS18B20的基础上设计了新生儿暖箱的温度监测系统的硬件电路和系统监控软件。根据新生儿暖箱系统测温精度的要求建立了DS18B20温度传感器的一元线性回归模型，使用最小二乘法对测量值进行合理修正，使测量精度大大提高。并且对测得的数据采用中位值平均滤波法进行数字滤波，保证了测量数据的可靠性。论文根据模糊控制的基本原理，提出了基于模糊理论的智能报警器，使设备更加智能化。论文的硬件电路部分采用单总线DS18B20温度传感器作为温度采集单元，ARM处理器作为数据处理单元。论文的软件部分主要移植了Linux内核、编写了基于DS18B20通信协议的字符驱动程序、温度数据记录程序、PWM控制驱动程序、使用QTdesigner工具开发了本地温度监测的人机交互界面、移植了嵌入式Boa服务器、开发了暖箱温度远程监控的CGI程序和HTML监控页面。经过系统的联编与调试，本课题使用的温度监控系统可以满足新生儿暖箱的温度监测的需求，而且本系统具有硬件电路简单、精度高、抗干扰能力强、网络化、智能化的优点，比同类型的产品更具竞争优势。关键词：ARM-linux；DS18B20；PWM；QT/Embedded；BOA；最小二乘；模糊江苏科技大学工学硕士学位论文IIAbstractIIIAbstractTemperatureisoneofthemostbasicenvironmentalparametersandiscloselyrelatedwithourlife.Neonatusismostsensitivetothechangesofthetemperature,especiallythesickbabiesneedtreatmentatacertaintemperature.Themainlyresearchcontentofthisthesisistheneonatalwarmbox,andfinishesthetotaldesignofthetemperaturemonitoringsystem.Theresearchpriorityisthetemperaturemeasurement,andthethesisalsodesignstemperaturemonitoringhardwarecircuitandsoftwarebasedonARMandDS18B20.ThepaperestablishesthelinearregressionmodelofDS18B20accordingtotherequirementofsystemmeasuringprecision,andusestheleastsquaremethodtocorrectthemeasurements.Itimprovesthemeasurementaccuracygreatly.Thedigitalfilteristhemedianvalueaveragefilteringmethod,anditensuresthereliabilityofthemeasurementdata.Thepaperdesignstheintelligentalarmbasedonthefuzzytheoryandmakestheequipmentmoreintelligent.ThepaperusestheDS18B20asthetemperaturegatheringunit,andusestheARMprocesserasthedataprocessingunit.ThepapermainlytransplantstheLinuxkernel,writesthecharactersdriverbasedontheDS18B20communicationprotocol,developsdatarecordprogram,writesPWMcontroldriver,developsthetemperaturemonitoringinterfaceusingQtdesigner,transplantsBoaserver,developsaCGIprogramandaHTMLmonitoringpageoftheremotetemperaturemonitoring.Throughbindingandtestingofthesystem,thetemperaturemonitoringsystemcanachievetherequirementsofthewarmboxtemperaturemonitoring.Thissystemhasmanyadvantages,suchassimplehardwarecircuit,highprecision,stronganti-interferenceability,thenetwork,theintelligent,andithasmorecompetitiveadvantagethanthesametypeofproducts.Keywords:ARM-linux;DS18B20;PWM;QT/Embedded;BOA;Leastsquares;Fuzzy江苏科技大学工学硕士学位论文IV目录V目录摘要......................................................................................................................................IAbstract...............................................................................................................................III第1章绪论...........................................................................................................................11.1论文研究背景............................................................................................................11.2嵌入式系统简介........................................................................................................21.2.1嵌入式系统的基本概念..............................................................................................21.2.2嵌入式系统的特点.......................................................................................................21.3嵌入式系统的国内外现状........................................................................................31.4嵌入式系统的发展趋势............................................................................................41.5论文研究的主要内容................................................................................................5第2章温度监测系统整体设计及软硬件开发平台...........................................................72.1暖箱温度监测系统的功能指标要求.......................................................................72.2温度监测系统的总体设计方案................................................................................82.2.1温度监测系统的整体框图.........................................................................................82.3系统硬件平台-ARM开发板....................................................................................92.3.1ARM处理器..................................................................................................................92.3.2系统液晶屏接口电路..