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压力监测项目建设中Arduino平台的运用探析

时间:2019-05-14 09:46作者:曼切
本文导读:这是一篇关于压力监测项目建设中Arduino平台的运用探析的文章,广义上讲, Arduino是是一个公司, 一个开放项目和一个用户社区。狭义上讲, Arduino是一款使用方便的开源电子原型平台, 包含硬件和软件。

  摘    要: 对Arduino在项目开发中的优势进行了分析。以压力监测项目为例, 论述了Arduino在项目开发过程中的应用, 比较了传统单片机与Arduino在项目开发方案上的不同。

  关键词: Arduino; 压力监测; 应用研究;

  1、 概述

  广义上讲, Arduino是是一个公司, 一个开放项目和一个用户社区。狭义上讲, Arduino是一款使用方便的开源电子原型平台, 包含硬件和软件。Arduino相比于传统单片机有很多优点, 一是结构完整, 采用完整的封装形式, 不用过于考虑具体电路设计;二是操作简单, Arduino的编程难度远远低于其它单片机, 使用者只要把精力放在项目的主要部分, 不必担心庞杂冗余, 也不用分散精力编写库函数;三是资源丰富, 有很多工程师、业余爱好者和专业人士通过网上的论坛、QQ群、微信群分享经验心得和方案, 使用者在开发项目的过程中可以很容易地找到所需的资源。随着Arduino应用的不断普及, 其在工程项目设计研发中的应用也越来越多。相比较传统单片机系统, Arduino的优势是快速实现一个物理系统的原型, 在项目开发过程中, 有很多优势和特点。

压力监测项目建设中Arduino平台的运用探析

  2、 Arduino在压力监测项目中的应用

  液压与气压传动系统是工业领域常用的传动系统, 其是以流体 (液压油液或压缩空气) 为工作介质进行能量传递和控制的一种传动形式, 广泛应用于冶金、机械、石化、汽车、船舶等领域。对液压或气压系统的压力进行监测, 是保证系统正常工作的必要措施。基础的压力监测装置以单片机为核心, 采用压力传感器采集液体或气体压力, 经过处理, 将压力数值传送到上位机, 具体方案如图1。

  图1 单片机压力监测方案
图1 单片机压力监测方案

  在项目开发过程中, 各个部分均需要进行设计, 特别是在需要快速进行方案验证和原型制作的时候, 比较耗费时间, 并且容易出错。将Arduino应用到项目开发过程中, 特别是方案验证部分, 可以很大程度上简化开发难度, 提高开发效率。Arduino UNO控制板的方案如图2所示。

  图2 Arduino压力监测方案
图2 Arduino压力监测方案

  Arduino UNO是基于ATmega328P单片机的开发板。它有14个数字输入/输出引脚, 6个模拟输入引脚, 一个16 MHz的晶体振荡器, 一个USB接口, 一个DC电源接口, 一个ICSP接口, 一个复位按钮。它包含了单片机最小系统的全部内容, 只用简单地连接到计算机的USB接口, 或者使用电源适配器, 甚至是电池, 就可以驱动。Arduino UNO提供了UART串口通信, 在计算机上模拟出一个USB串口和计算机通信。Arduino IDE提供了串口监视器, 可以收发文本数据。Arduino UNO预先烧录了启动加载器, 无需使用外部硬件编程器。其具有模数转换功能, 拥有10位分辨率, 可以将0~5V的电压值转变成0~1023的整数形式表示, 完全满足普通应用。

  由于Arduino的集成性, 项目相比较传统单片机设计, 省略掉了数模转换、复位、时钟、下载调试和串口通信等部分的设计, 极大地提高了开发效率。

  3、 结语

  总而言之, Arduino作为集成化程度很高的开发平台, 在项目开发过程中, 特别是需要快速搭建原型进行功能验证的情况下, 确实是非常适用的, 可以在很大程度上简化方案, 提高设计效率。但是, 在实际应用过程中也需要注意到Arduino作为模块化的控制板, 其结构和尺寸都是固定的, 在对电路尺寸和成本要求比较严格的项目中, 不能作为最终的解决方案。另外, Arduino在使用中并不能像单片机一样随心所欲, 在一些特定的项目中, 也会受到一定限制。

  参考文献:

  [1]陈丛浩, 张正中.Arduino的应用及发展前景[J].轻工科技, 2018, 34 (5) :77-78.
  [2]陈吕洲.Arduino程序设计基础 (第2版) [M].北京:北京航空航天大学出版社, 2015.
  [3]李鑫, 王晟全.通过实现Arduino的基础功能阐明其优势[J].工业控制计算机, 2019, 32 (1) :100-101.
  [4]李永华, 高英, 陈青云.Arduino软硬件协同设计实战指南[M].北京:清华大学出版社, 2015.

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