朱舞雪 茅正沖 霍中花 高娟 邵陽 王蕓蕓

摘要：該系統(tǒng)采用以Cortex-M3為內(nèi)核的LM3S8962芯片為微控制器，利用其內(nèi)置的以太網(wǎng)控制器，將通過PT100溫度傳感器采集的溫度數(shù)據(jù)，通過LM3S8962處理后，通過以太網(wǎng)傳送至遠(yuǎn)程PC機(jī)，使用戶能夠通過任意的IE瀏覽器實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的遠(yuǎn)程監(jiān)控。該文從硬件和軟件兩方面介紹了基于web的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程。

關(guān)鍵詞：LM3S8962；PT100；以太網(wǎng)；TCP/IP

中圖分類號(hào)：TP391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2012)16-3844-04

Data Acquisition System Design Based on Web

ZHU Wu-xue ,MAO Zheng-Chong, HUO Zhong-hua,GAO Juan, SHAO Yang, WANG Yun-yun

(Jiangnan University, Content Networking Academy of Engineering，Wuxi 214122, China)

Abstract：The system uses the Cortex-M3 core LM3S8962 chip microcontroller, use its built-in Ethernet controller, temperature data col? lected by the PT100 temperature sensors, by the LM3S8962 treatment over Ethernet to remotethe PC,allowing users to any IE browser re? mote monitoring of the temperature. This article describes the hardware and software design and implementation of web-based data acqui? sition system.

Keywords：LM3S8962; PT100; Ethernet; TCP/IP

隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，數(shù)據(jù)采集的網(wǎng)絡(luò)化管理和遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)已成為工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。M2M（Machine to Machine）的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)已成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)，而Web技術(shù)為工業(yè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理提供了一種解決方案。

本系統(tǒng)所采用的LM3S8962嵌入式微處理器是由美國(guó)Luminary Micro公司設(shè)計(jì)的，它是整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的核心，是控制、輔助系統(tǒng)運(yùn)行的硬件單元。嵌入式微處理器與通用的CPU最大的不同在于嵌入式微處理器大多工作在為特定用戶群所專用設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，它將通用CPU許多由板卡完成的任務(wù)集成在芯片內(nèi)部，從而有利于嵌入式系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)趨于小型化，同時(shí)還具有很高的效率和可靠性。

本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)通過外接高精度的溫度傳感器PT100實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，然后經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換電路和算法處理，由LM3S8962實(shí)時(shí)顯示采集的溫度。并通過將TCP／IP協(xié)議棧ulP移植到LM3S8962上，將采集的溫度數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)傳送至遠(yuǎn)程主機(jī)，實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)溫度的遠(yuǎn)程檢測(cè)和監(jiān)控的功能。

該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)由LM3S8962微處理器、電源模塊、PT100溫度采集模塊、OLED顯示模塊、以太網(wǎng)接口模塊等組成。通過外接高精度的溫度傳感器PT100實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集。PT100的數(shù)據(jù)口與LM3S8962的GPIO口相連，然后通過與LM3S8962連接的OLED，顯示采集的溫度數(shù)據(jù)。最后采集的溫度數(shù)據(jù)通過搭建的網(wǎng)絡(luò)接口線便可傳送至遠(yuǎn)程主機(jī)。

1.1 LM3S8962最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)

LM3S8962是LuminaryMicro公司推出的一款基于Cortex-M3內(nèi)核的ARM芯片，它用8/16位的成本獲得了32位的性能。支持最大主頻為50MHz的內(nèi)核，含有64kB的SRAM，256kB的Flash，集成了10/100以太網(wǎng)控制器、CAN控制器、UART接口、SSI接口、ADC模塊等。圖1為L(zhǎng)M3S8962的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖。

LM3S8962最小系統(tǒng)主要由LM3S8962芯片、時(shí)鐘模塊、復(fù)位模塊、電源模塊組成。8M晶振連接到振蕩器引腳，再配合相應(yīng)的匹配電容即可。電源和地之間要連接多個(gè)去耦電容，分布在電路板的不同位置，以提高抗干擾性能。復(fù)位電路將按鍵與電容并聯(lián)然后串聯(lián)一個(gè)10K?的電阻，連接到3.3V的電源來實(shí)現(xiàn)。

1.2電源模塊設(shè)計(jì)

通過一個(gè)開關(guān)電源將220V的交流電源轉(zhuǎn)換為5V直流電壓給系統(tǒng)供電。一方面利用LDO（低壓降）穩(wěn)壓器把5V電壓轉(zhuǎn)換成3.3V，供給系統(tǒng)的大部分芯片使用。另一方面通過一個(gè)DC/DC升壓模塊將5V電壓轉(zhuǎn)換為15V供OLED使用。圖3為5V電壓轉(zhuǎn)3V

EthernetIntEnable(ETH_BASE, ETH_INT_RX);

//使能接收包中斷

IntMasterEnable(); //使能處理器的中斷

Web服務(wù)器建立在LM3S8962控制器中，PC機(jī)通過網(wǎng)線連接到溫度采集系統(tǒng)的RJ45接口，并配置以太網(wǎng)的IP地址，子網(wǎng)掩碼。作為客戶端的PC機(jī)，在任意的IE瀏覽器輸入web服務(wù)器的IP地址，即可點(diǎn)擊瀏覽采集的溫度數(shù)據(jù)。

該文所描述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是以LM3S8962微處理器為核心。LM3S8962的效率高、可靠性好，同時(shí)具有相當(dāng)豐富的外設(shè)接口，使用LM3S8962作為該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的微控制器，有利于簡(jiǎn)化硬件電路設(shè)計(jì)過程,同時(shí)利用其內(nèi)置的以太網(wǎng)控制器能大大簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)，降低復(fù)雜度，節(jié)省設(shè)計(jì)成本。Web接口使得用戶可以在任何一臺(tái)有互聯(lián)網(wǎng)接入能力的帶有Web瀏覽器的設(shè)備訪問到該LM3S8962嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)采集的遠(yuǎn)程檢測(cè)和監(jiān)控功能。目前，以web技術(shù)為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程采集與監(jiān)控已成為工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。工業(yè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與web技術(shù)的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了集控制、管理、信息、網(wǎng)絡(luò)于一體的綜合自動(dòng)化。該文為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程溫度數(shù)據(jù)的采集提供了一個(gè)高性價(jià)比、切實(shí)可行的解決方案，其在智能家居、工業(yè)控制、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展空間。

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