基于ARM和CPLD的溫度控制器的設(shè)計

1 引言
隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，在日常生活和生產(chǎn)中，人們要求更精確測量和控制溫度等模擬物理量，不僅滿足工業(yè)現(xiàn)場實時監(jiān)控，上位PC機遙觀、遙測和遙控等，而且要求連-接互聯(lián)網(wǎng)，以實現(xiàn)遠程監(jiān)控和訪問數(shù)字化、智能化的傳感器功能。
這里提出一種以ARM微控制器為核心，結(jié)合CPLD技術(shù)的溫度控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)將溫度傳感器采集的信息A/D轉(zhuǎn)換后傳輸至微處理器處理，其處理數(shù)據(jù)再經(jīng)網(wǎng)絡(luò)接121遠程傳輸。或通過RS232串行接口與上位機PC機通信實現(xiàn)分布式溫度監(jiān)控系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
該系統(tǒng)設(shè)計主要是針對工業(yè)控制領(lǐng)域現(xiàn)場儀器儀表開發(fā)的，其硬件設(shè)計框圖如圖1所示，該框圖包括ARM微處理器、電源、監(jiān)控復(fù)位、存儲器擴展(RAM、Flash和EEPROM)、人機交換接口(LED)、網(wǎng)絡(luò)通信、溫度檢測電路、A／D轉(zhuǎn)換、 D／A轉(zhuǎn)換輸出、RS232通信和CPLD控制電路(外圍設(shè)備的譯碼、配置，實現(xiàn)系統(tǒng)的硬件軟件化)等模塊。

溫度傳感器測量外部溫度信息，在CPLD的控制下，把A／D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號送入ARM微處理器中進行處理，同時通過LCD顯示處理信息，由網(wǎng)絡(luò)接121 遠程監(jiān)控。當(dāng)然，現(xiàn)場也可由鍵盤實時人工干預(yù)。經(jīng)ARM微處理器處理的數(shù)據(jù)通過RS232串口傳送到上位機進行顯示存儲。當(dāng)然，工作過程中若出現(xiàn)錯誤，會產(chǎn)生聲光報警等。同時，鍵盤還可現(xiàn)場干預(yù)設(shè)置，處理故障等。

這里ARM微處理器選用ATMEL公司32位的AT91M40800。AT91M40800除具有ARM7TDMI內(nèi)核外，其內(nèi)部還集成有許多外圍設(shè)備，大量內(nèi)部寄存器可快速完成中斷處理。由于AT91M40800微處理器通過可編程的EBI與片外存儲器相連，使其具有較快的訪問速度；同時它還具有8個優(yōu)先級向量中斷控制器與外部數(shù)據(jù)控制器連接，進而提高中斷響應(yīng)速度。因此，AT91M40800微處理器非常適用于工業(yè)實時控制領(lǐng)域，是嵌入式工業(yè)控制器中處理器的最佳選擇。