基于ARM7與DS18B20的數(shù)字溫度計的設計

1、東北林業(yè)大學綜合電子課程設計摘要報告設計項目：基于ARM7和DS18B20的數(shù)字溫度計設計項目完成者：講師：大學：信息計算機工程部專業(yè)：電子信息工程2008年3班2011年7月7日綜合電子課程設計任務表學生姓名學號專業(yè)(班)08級電信3班相同組成員設計項目基于ARM7和DS18B20的數(shù)字溫度計設計設計內(nèi)容本設計利用DS18B20智能溫度傳感器、ARM7 LPC2131嵌入式系統(tǒng)和MS12864LCD液晶屏來設計數(shù)字溫度采集系統(tǒng)。人機界面電路設計：控制系統(tǒng)使用ARM7 LPC2131，鍵盤使用單獨的鍵，顯示器使用MS12864液晶屏，超出溫度警報使用指示燈。主要技術手術指標和要求1.測量溫度范

2、圍：-50 150；準確度：0.5；線性度：0.3；4超限報警功能；5.具有溫度和時間顯示功能。工作電壓：總線電源。設計中使用的儀器設備1.arm 7 LPC 2138小型系統(tǒng)；高精度溫度計；數(shù)字多用表；示波器。工作計劃1.2011年6月22日：課程設計任務書出版2.2011年6月23日：編寫開題報告3.2011年6月25日：回答問題PPT；4.2011年6月26日至6月27日：硬件分析和設計、軟件結構化設計5.2011年6月28日至7月9日：電路焊接和組裝、軟件結構化編程、單元調(diào)試、系統(tǒng)聯(lián)合曹征、課程設計摘要報告6.2011年7月10日提交了：課程設計結算驗收、數(shù)字溫度計系統(tǒng)集、總結報告一份

3、。參考資料溫度傳感器DS18B20芯片數(shù)據(jù)液晶屏MS12864R中文數(shù)據(jù)嵌入式arm 7 LPC 2131開發(fā)板系統(tǒng)原理導師簽名者系主任簽名數(shù)字溫度計設計摘要該系統(tǒng)包括ARM7 LPC2131、溫度傳感器DS18B20、液晶屏12864、LED等，可以實時顯示當前的室溫功能。除了基本的數(shù)字溫度計功能外，系統(tǒng)還具有當前時間和日期顯示、溫度超出警告、時間設置和日期初始值顯示功能。在設計中應用了ARM7開發(fā)版。ARM7開發(fā)主板有豐富的硬件資源。此設計使用LPC2131控制可編程芯片DS18B20實現(xiàn)溫度收集。使用LPC213內(nèi)部時鐘資源收集時間和日期。溫度、時間和日期通過液晶屏12864顯示，超出溫

4、度警報通過指示燈閃爍提示顯示。本文詳細介紹了如何實現(xiàn)DS18B20編程的溫度收集功能、收集ARM7 LPC2131內(nèi)部時鐘資源以及實現(xiàn)鍵盤輸入修改日期時間、溫度超出報警等功能。關鍵字：LPC2131；DS18B20；12864；溫度超標警報目錄1引言21.1簡介.21.2系統(tǒng)設計31.3案例論證32系統(tǒng)主要設備選擇和標準42.1 EasyARM2131開發(fā)人員主板.2.2溫度傳感器ds18b 20.2.3 MS12864R液晶面板簡介3系統(tǒng)硬件設計93.1 ARM7開發(fā)板硬件設計.3.2液晶顯示器設計.3.3 DS18B20溫度傳感器設計4系統(tǒng)軟件設計114.1系統(tǒng)基本流程圖114.2溫度傳感

5、器功能模塊124.3液晶顯示器功能模塊125匯總13參考文獻附錄a數(shù)字溫度計設計引言1.1簡介近年來隨著技術的快速發(fā)展嵌入式應用不斷深化，同時傳統(tǒng)的控制檢測技術日益更新。在可實時檢測和自動控制的嵌入式應用系統(tǒng)中，嵌入式功能通常用作核心部件，僅嵌入式知識是不夠的，需要根據(jù)特定硬件結構硬件和軟件的組合進行補充。溫度是最基本的環(huán)境參數(shù)，人們的生活與環(huán)境溫度密切相關，在工業(yè)生產(chǎn)過程中必須實時測量溫度，工業(yè)生產(chǎn)中也離不開溫度測量，因此研究溫度測量方法和控制具有重要意義。DS18B20是繼DS1820之后，美國DALLAS半導體公司新推出的增強智能溫度傳感器，通過此次項目設計，您可以更深入地了解傳感器的工

6、作原理，尤其是DS18B20溫度傳感器的工作原理。同時，拓展了戴爾的實踐能力和邏輯思維能力，尤其是對ARM控制器的使用視野。數(shù)字溫度計的控制方式多種多樣。該系統(tǒng)以LPC2000系列ARM芯片和可編程串行I/O接口芯片DS18B20為中心設計了數(shù)字溫度計，使用液晶屏液晶屏顯示當前溫度、時間和日期，并設計了具有溫度超限報警功能的數(shù)字溫度收集系統(tǒng)。1.2系統(tǒng)設計您可以使用控制芯片、溫度傳感器、液晶屏、時鐘資源、LED等執(zhí)行以下操作：(1)實時顯示當前室溫(2)顯示年、月、日、周、小時、分鐘和秒。(3)可以通過鍵盤輸入日期和時間的初始值。(4)溫度超標警報；圖1-1是設計方案的完整框圖溫度傳感器顯示A

7、RM7LPC2131警報模塊按鍵圖1-1設計計劃的完整方框圖系統(tǒng)初始化后，液晶屏顯示當前的室溫，液晶屏顯示時間和日期。您可以通過功能鍵實現(xiàn)日期和時間的初始值設置，當溫度超過預設溫度值時，8個LED指示燈將閃爍，以通知您溫度超出。1.3方案論證(1)顯示模塊場景1:使用液晶屏LCD 12864作為時間日期標記，液晶液晶液晶液晶液晶顯示器在兩個平行玻璃之間放置液體狀態(tài)的晶體，兩個玻璃之間有很多垂直和水平的小電線，通過是否通電來調(diào)整棒狀修飾分子的方向，折射光線以形成畫面。顯示器清晰度，具備所有功能。方案2: 8作為數(shù)字管道，通過芯片HD7279控制數(shù)字管道，可以實現(xiàn)時間和日期以及當前溫度顯示。缺點是

8、數(shù)字管顯示數(shù)字，顯示不靈活。液晶屏可以同時顯示溫度和時間，因此能夠清晰、完整地顯示所有功能。因此，選擇LCD12864作為顯示模塊。(2)溫度傳感器DS18B20數(shù)字溫度傳感器，使用美國DALLAS生產(chǎn)的DS18B20網(wǎng)絡數(shù)字溫度傳感器芯片，耐磨、體積小、易于使用、封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設備的數(shù)字溫度測量和控制領域。DS18B20性能充分，易于控制，因此您可以直接選擇DS18B20作為溫度傳感器，無需做任何準備。(3)時鐘電路模塊方案1: DS1302年，采用高性能、低功耗RAM的實時時鐘電路，工作電壓為2.5V至5.5V，周日、小時、分鐘和秒。三線接口允許與CPU同時通信，同時以突

9、發(fā)方式傳輸多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有用于存儲臨時數(shù)據(jù)的318 RAM寄存器。案例2: ARM7LPC2131擁有豐富的硬體資源，可自行程式設計，使用內(nèi)部時脈資源。DS1302需要外部電路，編程也很麻煩，因此使用ARM7內(nèi)部時鐘資源。(4)報警電路報警電路采用8個LED，控制方便，準確。2系統(tǒng)主要設備的選擇和基礎2.1 EasyARM2131開發(fā)板EasyARM2131開發(fā)版是廣州周成公公司設計的EasyARM系列開發(fā)工具包之一，PHILIPS基于ARM7TDMI-S核心、單電源、LQFP64封裝LPC2131，具有JTAG模擬調(diào)試、ISP編程等功能。開發(fā)版具有鍵盤、LE

10、D、蜂鳴器等常用功能部件，還具有RS232接口電路和I2C內(nèi)存電路。用戶還可以更換兼容的CPU(例如LPC2132、LPC2138、LPC2142等)進行模擬調(diào)試。靈活的跳線組合(開發(fā)主板中使用的所有I/O均可斷開連接)和用戶I/O接口，可極大地簡化32位ARM嵌入式系統(tǒng)開發(fā)實驗。EasyARM2131實驗室主板功能：*完全自主設計的硬件和軟件，擁有自主版權的JTAG模擬技術*支持ADS1.2集成開發(fā)環(huán)境和PHILIPS的所有型號ARM微控制器的模擬和開發(fā)*主板CPU包適配器SD卡適配器(標準配置)使用多種可選配置適配器*格式配置EasyARM2131開發(fā)工具包，標準配置中的CPU包主芯片如下

11、LPC2131FBD：*您可以選擇將連接作為主板功能部件和CPU之間的跳線。*完全支持9種型號的64針小型pin arm 7微控制器：-LPC 213 x(LPC 2131/2132/2134/2136/2138)-帶USB接頭的LPC214x(LPC2142/2144/2146/2148)*各種免費商業(yè)化軟件包和詳細的開發(fā)文檔：* c/OS-ii移植到ARM7包*數(shù)據(jù)隊列程序包*串行驅動程序包*調(diào)制解調(diào)器接口包* SPI總線包* I2C總線包* ZLG/FS V1.0文件管理系統(tǒng)軟件包* ZLG/GUI圖形用戶界面軟件包* ZLG/SD卡讀寫包* ZLG/USB固件程序和相應的驅動程序包*多

12、種可選配置適配器：-不同型號的CPU包允許用戶根據(jù)需要配置基本ARM芯片- MG12864位圖液晶屏模塊*所有I/O端口均已彈出，以便用戶可以輕松連接到外部電路的開發(fā)和使用。*允許進行GPIO控制實驗，例如鍵盤輸入、蜂鳴器控制、模擬SPI等。* 6個獨立鍵(外部中斷，輸入計時器捕獲)，8個LED指示燈*有RS232轉換電路，可以與父計算機通信以完成UART通信實驗。*可直接連接標準串行調(diào)制解調(diào)器，以方便遠程通信。*包括I2C和SPI/SSP接口輸出：*提供基于PC的人機界面，便于調(diào)試實時時鐘、串行通信等功能。*可以進行外部中斷實驗，并學習矢量中斷控制器(VIC)。*計時器控制實驗(例如，定時控

13、制LED、計時器捕獲等)*使用主板內(nèi)的CAT1025(具有重置功能)完成I2C總線實驗。*使用74HC595芯片執(zhí)行SPI接口數(shù)據(jù)傳輸和接收實驗。* A/D轉換實驗；DAC轉換實驗(用LPC2132或更高版本替換CPU)*實時時鐘控制實驗；* WDT和低功耗控制實驗；*通過54項基本實驗和大量中間件軟件包，幾乎完全驗證了所有硬件功能資源。*詳細的軟件包資料(深入淺出 ARM7LPC213x/214x(上/下卷)、北港出版社，其中商圈是標準配置。2.2溫度傳感器DS18B20DS18B20數(shù)字溫度計是DALLAS生產(chǎn)的1-Wire，即單總線部件，具有線路簡單、體積小的特點。因此，可以使用它來配置

14、溫度測量系統(tǒng)。這個溫度測量系統(tǒng)線路簡單，可以在一條通信線路上掛很多這樣的數(shù)字溫度計，很方便。(David aser，Northern Exposure(美國電視劇)，溫度測量系統(tǒng)，溫度測量系統(tǒng))DS18B20產(chǎn)品的特性(1)，僅需要一個端口進行通信。(2)，DS18B20中的每個設備都有唯一的序列號。(3)，在實際應用中，無需外部任何零件即可測量溫度。(4)，測量溫度范圍為-55。c到125。c之間。(5)，數(shù)字溫度計的分辨率用戶可以選擇9位到12位。(6)，內(nèi)部有溫度上限和下限報警設置。DS18B20針腳簡介TO-92封裝DS18B20的針腳排列如圖1所示，針腳功能的說明見表1。如何使用DS18B20DS18B20采用1線總線協(xié)議