本科畢業(yè)設(shè)計(jì)基于Proteus的采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

word文檔可自由復(fù)制編輯學(xué)校代碼10126學(xué)號(hào)分類號(hào)TP31密級(jí)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）基于Proteus的Contex-M3的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)院、系電子信息工程學(xué)院專業(yè)名稱自動(dòng)化年級(jí)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師教授201基于Proteus的Contex-M3的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要給出了一種基于PROTEUS仿真實(shí)現(xiàn)的數(shù)字溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)以Cortex-M3芯片和數(shù)字溫度傳感器DS18B20為基礎(chǔ)，進(jìn)行溫度采集。通過PROTEUS對(duì)溫度采集系統(tǒng)的工作過程進(jìn)行模擬，以檢驗(yàn)和評(píng)估設(shè)計(jì)的可行性和穩(wěn)定性，是一種有效可行的仿真方法。關(guān)鍵詞:PROTEUS，cortex-M3,DS18B20DesignofdataacquisitionsystemofProteusbasedonContex-M3ABSTRACTAuthor:DaoqiSunTutor:RunjingZhouDesignofadigitaltemperatureacquisitionsystembasedonPROTEUSsimulationisgiven.ThesystemisbasedontheCortex-M3chipanddigitaltemperaturesensorDS18B20,temperatureacquisition.BysimulatingtheworkingprocessofPROTEUSonthetemperatureacquisitionsystem,thefeasibilityandstabilityofthesystemtestandevaluation,isakindofsimulationmethodiseffectiveandfeasible.Keywords:PROTEUS，cortex-M3,DS18B20目錄1緒論 11.1研究背景和意義 11.2圖像處理軟件研究現(xiàn)狀 11.3研究主要內(nèi)容與論文結(jié)構(gòu) 22混合編程與編程方法選擇 32.1軟件簡(jiǎn)介 32.2VC與MATLAB混合編程 32.2.1MCC編譯器法 32.2.2Matcom編譯法 42.2.3調(diào)用MATLAB引擎法 42.2.4三種混合編程的比較 52.3編程方法選擇 62.4小結(jié) 73牧草識(shí)別分類系統(tǒng)設(shè)計(jì)與算法 83.1系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái) 83.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)與算法 83.2.1牧草葉片圖像預(yù)處理 83.2.2牧草紋理特征提取 103.2.3牧草種類識(shí)別 123.3

小結(jié) 144系統(tǒng)用戶界面工程創(chuàng)建及界面介紹 154.1工程創(chuàng)建 154.1.1libeng.lib和libmx.lib文件的生成 154.1.2創(chuàng)建基于MFC的Dialog工程 154.1.3VC環(huán)境設(shè)置 154.1.4VC讀取excel表格中數(shù)據(jù)并顯示的相關(guān)設(shè)置 184.1.5VC讀取txt文件中的字符串并輸出的設(shè)置 194.2牧草紋理分析系統(tǒng)用戶界面簡(jiǎn)介 194.2.1登陸界面 194.2.2系統(tǒng)主界面 194.2.3參數(shù)分析界面 224.3實(shí)例分析 234.4小結(jié) 27總結(jié) 28致謝 29參考文獻(xiàn) 301緒論一個(gè)基本的溫度采集系統(tǒng)包括溫度的采集和顯示，按照傳統(tǒng)的模式，先根據(jù)控制系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)原理圖、PCB電路圖繪制、電路板制作、元器件焊接等操作，然后再進(jìn)行軟件編程與燒錄，軟件可以模擬調(diào)試，牽涉到硬件調(diào)試或整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試是在整個(gè)硬件系統(tǒng)焊接完成后進(jìn)行的，若設(shè)計(jì)過程中有紕漏需要修改硬件，就需重新制板，成本和開發(fā)周期將相應(yīng)增加。據(jù)此，Proteus軟件可以完全脫離硬件平臺(tái)進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)虛擬開發(fā)，通過各虛擬儀器構(gòu)建硬件電路，調(diào)試ADS中生成的軟件程序，達(dá)到虛擬硬件調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試程序的目的，為后續(xù)實(shí)際軟硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供實(shí)踐理論依據(jù)。英國(guó)Labcenterelectronics公司開發(fā)的EDA工具軟件—Proteus軟件，可以仿真、分析各種模擬器件和集成電路，支持Philips公司系列的ARM（LPC系列），并能夠進(jìn)行SCH（原理圖）和PCB（印刷板）電路的設(shè)計(jì)。雖然自身只帶匯編編譯器，不支持C語(yǔ)言，但可通過與Keil，ADS集成開發(fā)環(huán)境連接，實(shí)現(xiàn)軟、硬件結(jié)合的系統(tǒng)仿真，獲的較好的仿真效果。2cortex-M3內(nèi)核結(jié)構(gòu)特性及l(fā)m3s315芯片簡(jiǎn)介2.1cortex-M3內(nèi)核結(jié)構(gòu)特性本系統(tǒng)使用了ARM的Cortex-M3核。它是一個(gè)低功耗的32位中央處理單元。具有數(shù)目少，中斷延遲短，調(diào)試成本低的特點(diǎn)，它是一個(gè)高效的哈佛三級(jí)流水線核，一個(gè)固定的4GB儲(chǔ)存映射。支持16/32位的Thumb-2指令集。其特性也包括使用硬件除法指令和低延遲中斷服務(wù)程序ISR入口和退出特性。Cortex-M3處理器支持兩種工作模式，線程模式和處理模式.在復(fù)位時(shí)處理器進(jìn)入線程模式，異常返回時(shí)也會(huì)進(jìn)入該模式。特權(quán)和用戶（非特權(quán)）代碼能夠在線程模式下運(yùn)行。出現(xiàn)異常時(shí)處理器進(jìn)入處理模式，在處理模式中，所有代碼都是特權(quán)訪問的。Cortex-M3處理器有兩種工作狀態(tài)：Thumb狀態(tài)：這是16位和32位半字對(duì)齊的thumb和thumb-2指令的正常執(zhí)行狀態(tài)。調(diào)試狀態(tài)：處理器停機(jī)調(diào)試時(shí)進(jìn)入該狀態(tài)。Cortex-M3處理器有32位寄存器Cortex-M3處理器內(nèi)核采用ARMv7-M架構(gòu)，其主要特性如下：Thumb-2指令集架構(gòu)（ISA）的子集，包含所有基本的16位和32位Thumb-2指令。2位單周期乘法ISR的低延遲進(jìn)入和退出：無需多余指令就可實(shí)現(xiàn)處理器狀態(tài)的保存和恢復(fù)。在保存狀態(tài)的同時(shí)從存儲(chǔ)器中取出異常向量，實(shí)現(xiàn)更加快速地進(jìn)入ISR。中斷控制器的緊密式耦合接口，能夠有效地處理遲來中斷。采用末尾連鎖（tail-chaining）中斷技術(shù)，在兩個(gè)中斷之間沒有多余的狀態(tài)保存和恢復(fù)指令的情況下，處理背對(duì)背中斷（back-to-backinterrupt）?？芍袛?可繼續(xù)（interruptible-continued）的LDM/STM，PUSH/POP。ARMv6類型BE8/LE支持ARMv6非對(duì)齊訪問Cortex-M3處理器包含：13個(gè)通用的32位寄存器，鏈接寄存器(LR)程序計(jì)數(shù)器（PC）程序狀態(tài)寄存器，xPSR，兩個(gè)分組的SP寄存器Cortex-M3處理器在數(shù)據(jù)加載/存儲(chǔ)的同時(shí)能夠執(zhí)行指令取指。存儲(chǔ)器訪問由下面的部件控制：一個(gè)獨(dú)立的加載存儲(chǔ)單元（LSU），與來自ALU的加載和存儲(chǔ)操作是分離的。一個(gè)3字的入口預(yù)取指單元（entryprefetchunit）。一次取一個(gè)字。在取這個(gè)字時(shí)，可以使用2種thumb指令，字對(duì)齊的thumb-2指令或半字對(duì)齊的thumb-2指令的高/低半字。所有來自內(nèi)核的取地址操作都是字對(duì)齊的。如果是半字對(duì)齊的，則需要兩次取指操作才能完成thumb-2指令的取指。而3字入口的預(yù)取指緩沖區(qū)確保了只有第一個(gè)被取出的半字的thumb-2指令才需要一個(gè)暫停周期（stallcycle）。圖2.1cortex-m3內(nèi)核結(jié)構(gòu)2.2Lm3s315特性該lm3s315微控制器包括以下產(chǎn)品特點(diǎn)：32位RISC的性能32位ARM?皮質(zhì)?M3v7m結(jié)構(gòu)優(yōu)化的嵌入式應(yīng)用，系統(tǒng)（SysTick定時(shí)器），提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的，24位清楚寫，遞減，裹在零一個(gè)靈活的控制機(jī)構(gòu)，拇指?兼容的thumb-2-only指令集處理器為核心高代碼密度25兆赫操作硬件劃分和單周期乘法，集成的嵌套向量中斷控制器（NVIC）提供確定性的中斷處理，23中斷八優(yōu)先級(jí)，存儲(chǔ)器保護(hù)單元（MPU），提供受保護(hù)的操作系統(tǒng)特權(quán)模式功能，未對(duì)齊的數(shù)據(jù)訪問，使數(shù)據(jù)能夠被有效地裝入內(nèi)存，原子位操作（位帶），提供最大的內(nèi)存利用率和簡(jiǎn)化外圍控制。圖2.21lm3s315微控制器引腳圖2.3小結(jié)本章通過介紹cortex-M3內(nèi)核結(jié)構(gòu)特性及l(fā)m3s315芯片，學(xué)習(xí)和了解了主控微處理器的基本特性和結(jié)構(gòu)，為以后在proteus中仿真設(shè)計(jì)原理圖打下基礎(chǔ)。3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)介紹3.1數(shù)據(jù)采集理論概述3.1.1采樣定理數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所要采集的信號(hào)一般為傳感器的輸出信號(hào)，多為連續(xù)的電壓信號(hào)或電流信號(hào)，而要使其變?yōu)槟軌虮粩?shù)字系統(tǒng)處理的信號(hào)，必須對(duì)其進(jìn)行離散化，也即采樣來的信號(hào)波形。采樣是由采樣器來進(jìn)行，采樣器即是一個(gè)開關(guān)，每隔時(shí)間T接通開關(guān)，輸入信號(hào)進(jìn)入采樣器，所以只在開關(guān)接通時(shí)間內(nèi)的輸入信號(hào)的一些小段內(nèi)采樣器才有輸出信號(hào)，原輸入信號(hào)的取樣就是接通時(shí)的信號(hào)小段，這樣采樣器的輸出信號(hào)就可以看成是由原信號(hào)和開關(guān)函數(shù)的乘積，而且開關(guān)函數(shù)在接通時(shí)間段內(nèi)對(duì)原函數(shù)沒有影響。單位沖積函數(shù)是一條條高度為1的位于時(shí)間點(diǎn)上的直線，所以一般選取單位沖激序列作為開關(guān)函數(shù)，原函數(shù)經(jīng)單位沖激函數(shù)開關(guān)接通后，也即是采樣后，得到的采樣函數(shù)就是由位于時(shí)間點(diǎn)上的原始函數(shù)的函數(shù)值的離散的點(diǎn)，如圖1所示采樣的模型。f(t)為原始連續(xù)信號(hào)，(t)為周期性單位沖激脈沖序列，fs(t)為采樣信號(hào)。3.11采樣模型在時(shí)域中，f(t)、(t)和fs(t)三個(gè)時(shí)間函數(shù)存在如下的關(guān)系：由卷積定理，當(dāng)去極限情況時(shí)，以上三個(gè)信號(hào)時(shí)間函數(shù)在頻域中應(yīng)當(dāng)有下式：將上式進(jìn)行從頻域到時(shí)域的反變換就可得到采樣沖激序列上述變換中沖激序列(t)取極限情況,因此采樣信號(hào)f(t)被稱為沖激采樣信號(hào),或者理想采樣信號(hào)。f(t)在頻域中的頻譜函數(shù)叫做理想取樣頻譜。一般在實(shí)際的應(yīng)用中比較關(guān)心的就是理想采樣信號(hào)和理想采樣頻譜如圖2所示采樣信號(hào)的頻譜與原信號(hào)的頻譜間的關(guān)系，圖中（1）和（2）分別為原始信號(hào)和原始信號(hào)的頻譜，頻帶為頻帶之外為零；圖中（3）和（4）分別為單位沖激序列和單位沖擊序列信號(hào)的頻譜，T為采樣周期，圖中（6）所示為理想采樣頻譜。在圖（6）所示的理想采樣信號(hào)頻譜中，虛線框內(nèi)的部分信號(hào)頻譜在頻率軸上的平移量為零，其與原信號(hào)頻譜具有完全形同的結(jié)構(gòu)，幅度是原來頻譜的1/T，所以只要將采樣信號(hào)輸入一個(gè)理想低通濾波器，把這虛線框內(nèi)所屬的頻譜段成分取出，同時(shí)濾除所有其它部分，在濾波器的輸出端就可以得到原來的信號(hào)。由圖中（6）可知，上述低通濾波器的截止頻率只要滿足就可將原信號(hào)濾出。圖3.12采樣信號(hào)的頻譜與原信號(hào)的頻譜間的關(guān)系由上可知，要想通過采樣器采樣原始信號(hào)而且能夠重建原始信號(hào)必須滿足兩個(gè)條件，一是原信號(hào)頻譜的頻帶是有限的，即不包含的頻率成分；二是采樣頻率大于或者至少不低于原信號(hào)頻譜中最高頻率成分頻率的兩倍，也就是，式中是可以恢復(fù)原信號(hào)的最小采樣頻率。3.1.采樣定理提出的用于濾出原信號(hào)的低通濾波器是理想的，但實(shí)際應(yīng)用中的低通濾波器是不可能達(dá)到理想狀態(tài)，非理想低通濾波器的幅頻特性如圖3所示。由于這種濾波器的濾波特性在進(jìn)入截止頻率后不夠陡直，濾波器輸出端除了含有原信號(hào)的頻帶成分以外，還夾雜著采樣信號(hào)頻譜中相鄰部分的一些頻率分量，如圖3陰影部分。經(jīng)過非理想低通濾波器濾出的信號(hào)與原來的信號(hào)就有差別。所以在實(shí)際的采集應(yīng)用中需要盡可能提高采樣頻率，此外可以使用結(jié)束較高的濾波器，使得濾波器的輸出端只有原信號(hào)頻帶的信號(hào)成分。圖3.1.2在實(shí)際應(yīng)用中，要盡量高地提高采樣頻率，工程應(yīng)用中通常選取信號(hào)帶寬的3~5倍以上的采樣頻率，這樣既可以減少采樣后信號(hào)頻譜上的混疊，也可減小低通濾波器的設(shè)計(jì)難度；其次需要設(shè)計(jì)具有一定陡度的低通濾波器。過采樣技術(shù)是用一個(gè)很簡(jiǎn)單的抗混疊濾波器M(M為整數(shù)，稱為過采樣率)以上的信號(hào)衰減，接著用比香農(nóng)采樣頻率高得多的采樣率實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換，然后在數(shù)字域內(nèi)實(shí)現(xiàn)瑞截止的抗混疊，再將采樣頻率降低，實(shí)現(xiàn)較好的抗混疊效果。3.2

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)主要由測(cè)溫器件、ARM控制器、及顯示單元三部分組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖3.2所示。工作原理為：ARM微處理器向溫度傳感器發(fā)出信號(hào)，啟動(dòng)溫度傳感器采集溫度數(shù)據(jù)，溫度傳感器采集完數(shù)據(jù)后，將模擬數(shù)據(jù)量轉(zhuǎn)變成便于ARM微處理器讀取的數(shù)字信號(hào)，然后由ARM微處理器將數(shù)據(jù)處理顯示到液晶顯示設(shè)備上LCD顯示溫度報(bào)警主控芯片:Lm3s315LCD顯示溫度報(bào)警主控芯片:Lm3s315溫度采集:DS18B20圖3.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)要求：（1）采集溫度，精度達(dá)到0.5℃；（2）實(shí)時(shí)顯示溫度。主機(jī)coryex-m3選擇luminarymicro公司的lm3s315，溫度傳感器選擇DALLAS半導(dǎo)體公司的DS18B20，LCD選擇字符型液晶顯器LM032L。具體系統(tǒng)硬件模塊設(shè)計(jì)如下：3.2．1cortex-m3控制模塊系統(tǒng)選用的lm3s315是luminarymicro公司的coryex-m3核微處理器，這是由于目前PROTEUS支持的ARM芯片僅有l(wèi)m3s***系列，且有較小的48引腳LQFP封裝，極低的功耗和極小的體積等優(yōu)點(diǎn)。具有25MHz操作；硬件除法和單周期乘法；16KB單周期閃存；用戶管理的閃存塊保護(hù)，以2KB塊為單位；用戶管理的閃存數(shù)據(jù)編程；用戶定義和管理的閃存保護(hù)塊；4KB單周期SRAM；通用定時(shí)器；32位定時(shí)器模式：可編程的周期定時(shí)器；16位定時(shí)器模式；帶有8位預(yù)分頻器的通用定時(shí)器功能；可編程的單次觸發(fā)定時(shí)器，可編程的周期定時(shí)器；輸入邊沿計(jì)數(shù)捕獲；輸入邊沿時(shí)間捕獲；16位PWM模式；帶有使能的獨(dú)立看門狗時(shí)鐘；帶有中斷屏蔽的可編程中斷產(chǎn)生邏輯；帶有使能/禁能的復(fù)位產(chǎn)生邏輯；同步串行接口(SSI)；主機(jī)或從機(jī)操作；可編程的時(shí)鐘位速率和預(yù)分頻；從4～16位的可編程數(shù)據(jù)幀大小；2個(gè)完全可編程的16C550類型UART；3個(gè)獨(dú)立的集成模擬比較器；將外部引腳輸入與外部引腳輸入相比或與內(nèi)部可編程的電壓參考相比；靈活的復(fù)位源；上電復(fù)位(POR)；復(fù)位引腳有效；掉電(BOR)檢測(cè)器向系統(tǒng)警報(bào)電源下降；軟件復(fù)位：看門狗定時(shí)器復(fù)位；內(nèi)部線性穩(wěn)壓器(LDO)輸出變?yōu)椴环€(wěn)定；其他特性：6個(gè)復(fù)位源可編程的時(shí)鐘源控制；遵循IEEE1149.1-1990的測(cè)試訪問端口(TAP)控制器；通過JTAG和串行線接口的調(diào)試訪問；完整的JTAG邊界掃描。3.2.2測(cè)溫模塊系統(tǒng)選用美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20，具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用電壓寬、可組網(wǎng)、成本低廉、便于總線擴(kuò)展和維護(hù)等諸多特點(diǎn)。特別是具有較寬的電壓適用范圍（3～5.5）V，并能夠通過編程實(shí)現(xiàn)溫度信號(hào)的9～12位的數(shù)字轉(zhuǎn)換，分辨率最高可以達(dá)到0.0625℃。其測(cè)量溫度范圍為（-55～+125）℃，其中：在（-10～+85）℃范圍內(nèi)，精度達(dá)到±0.5℃，有3腳和8腳兩種封裝形式，PROTEUS庫(kù)中提供了3腳的封裝，其引腳功能分別為GND，電源Vcc，信號(hào)DQ。DS18B20作為1-wire單總線數(shù)字溫度傳感器，采用一根信號(hào)線實(shí)現(xiàn)信號(hào)的雙向傳輸，接口簡(jiǎn)單、便于擴(kuò)展和維護(hù)[3]。LPC2114對(duì)DS18B20控制時(shí)，只需使用一個(gè)普通的I/O端口就可以對(duì)其驅(qū)動(dòng)，這里選用P0.25口對(duì)其驅(qū)動(dòng)，考慮到DS18B20是單總線傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)讀寫均在一條線上進(jìn)行的，測(cè)溫系統(tǒng)要嚴(yán)格按照該器件單總線協(xié)議規(guī)定的時(shí)序進(jìn)行工作，需有嚴(yán)格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。因此通信協(xié)議規(guī)定了復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖、寫0、寫1、讀0和讀1等幾種信號(hào)的時(shí)序。除了應(yīng)答脈沖，所有這些信號(hào)都由主機(jī)發(fā)出同步信號(hào)?？偩€上還接有一個(gè)4.7K的上拉電阻以在溫度轉(zhuǎn)換中提供足夠的功率。3.2.3顯示模塊這里采用HITACHI公司的LM032L液晶顯示屏以滿足溫度顯示的要求。當(dāng)LPC2114驅(qū)動(dòng)LCD時(shí)，因ARM本身電流微小以及傳輸過程的損耗，在實(shí)際應(yīng)用驅(qū)動(dòng)LCD時(shí)，常采用信號(hào)增益模塊加以驅(qū)動(dòng)。PROTEUS仿真過程中不考慮信號(hào)損耗，系統(tǒng)外部晶振電路，復(fù)位電路等因素，故予以省略，設(shè)計(jì)了一蜂鳴報(bào)警應(yīng)用于溫度超常時(shí)報(bào)警。根據(jù)所選器件在PROTEUS中設(shè)計(jì)的原理圖,如圖3.2.3所示3.3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)軟件編程是在keilforarm環(huán)境下開發(fā)，主要包括嵌入式多任務(wù)實(shí)系統(tǒng)，DS18B20溫度采集、LM032L溫度顯示及蜂鳴報(bào)警等內(nèi)容。系統(tǒng)采用層次化、模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),主要包括主程序和具有特定功能模塊的子程序,如溫濕度采集及轉(zhuǎn)換處理子程序、顯示子程序、鍵盤中斷子程序、報(bào)警子程序等。系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框圖如圖3.3所示。3.3系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框圖3.3.主程序的主要功能是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化設(shè)置,包括設(shè)置中斷入口、設(shè)置堆棧區(qū)、中斷初始化和定時(shí)器初始化等,溫濕度的測(cè)量每1s進(jìn)行一次,然后完成對(duì)溫濕度的轉(zhuǎn)換處理、發(fā)送、顯示以及開關(guān)量的控制輸出。主程序流程圖如圖3.3.1所示圖3.3.1主程序流程圖3.3.2測(cè)溫程序流程圖3.3.2測(cè)溫程序流程圖DS18B20對(duì)溫度的測(cè)量主要包括三個(gè)子程序：初始化子程序init_ds18b20（）、“寫”操作子程序write-ds18b20（）、“讀”操作子程序read_ds18b20（）。DS18B20的測(cè)溫程序流程圖，如圖3.22所示。DS18B20初始化程序中主機(jī)拉底總線（480～960）us，啟動(dòng)復(fù)位。接著主機(jī)拉高總線以釋放總線，準(zhǔn)備接收DS18B20的應(yīng)答脈沖，應(yīng)答脈沖為（60~240）us的低電平。后續(xù)的“寫”操作子程序write-ds18b20（）和“讀”操作子程序read_ds18b20（）都要調(diào)用初始化子程序init_ds18b20（），DS18B20的初始化成功與否關(guān)系到整個(gè)溫度采集的成敗。溫度采集時(shí)需注意以下操作:①初始化DS18B20(發(fā)一個(gè)不少于480μs的低脈沖);②執(zhí)行ROM命令,主要用于定位;③執(zhí)行DS18B20的存儲(chǔ)器控制命令,用于轉(zhuǎn)換和讀數(shù)據(jù);④數(shù)據(jù)處理,從DS18B20讀出的二進(jìn)制值必須先轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制值,才能用于字符的顯示。本系統(tǒng)為了提高轉(zhuǎn)換精度采用12位,而溫度寄存器中的值是以0.0625為步進(jìn)的,即溫度值為溫度寄存器中的二進(jìn)制值乘以0.0625,就是實(shí)際的十進(jìn)制溫度值。濕度采集時(shí)計(jì)數(shù)出20ms內(nèi)輸入的脈沖個(gè)數(shù),此脈沖個(gè)數(shù)即為555定時(shí)器的脈沖頻率的1/50,因此,根據(jù)測(cè)得的脈沖頻率即可求出溫度值。DS18B20的“寫”、“讀”操作可分別分為寫1和寫0，讀1和讀0。不管是寫數(shù)據(jù)還是讀數(shù)據(jù)，都是以主機(jī)lm3s315將總線從高電平拉至低電平開始，每個(gè)寫或讀時(shí)隙總線上只能傳輸一位數(shù)據(jù)，所以數(shù)據(jù)的讀寫都是以字節(jié)的低位到高位一位一位傳送。所有讀時(shí)隙和寫時(shí)隙的最短持續(xù)時(shí)間都為60us。測(cè)溫程序流程圖如圖3.3.2所示3.3.3LM032L顯示LM032L顯示部分包括LCD初始化，寫指令，寫數(shù)據(jù)，顯示文本等。其中，顯示文本部分先要設(shè)置好顯示地址，再顯示從DS18B20讀出來的溫度數(shù)據(jù)。這里設(shè)置當(dāng)溫度在正常范圍內(nèi)時(shí)，正常顯示，但溫度超出警戒溫度，顯示的溫度值后面顯示“>H”，小于最低溫度時(shí)，會(huì)顯示“<L”。主函數(shù)中設(shè)置LPC2114的P0.30接一蜂鳴器電路,當(dāng)溫度高于最高溫度55℃或低于最低溫度（-10）℃時(shí)，蜂鳴器報(bào)警。在主函數(shù)中用一個(gè)do-while循環(huán)不停地采集溫度并送顯可實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)顯示。3.4小結(jié)本章通過介紹數(shù)據(jù)采集的原理已經(jīng)設(shè)計(jì)采集系統(tǒng)的電路圖，通過溫度傳感器DS18B20采集溫度發(fā)送到主控芯片lm3s315，然后在LM032L中顯示出來。并且介紹了系統(tǒng)的軟硬件實(shí)現(xiàn)。整個(gè)硬件設(shè)計(jì)都在proteus中完成，軟件的編譯調(diào)試通過第三方軟件實(shí)現(xiàn)。4系統(tǒng)調(diào)試與仿真系統(tǒng)的調(diào)試以程序的調(diào)試為主,采用英國(guó)Lab2centerelectronics公司開發(fā)的EDA工具軟件Proteus來實(shí)現(xiàn)仿真調(diào)試。該軟件是模擬電路、數(shù)字電路、模數(shù)混合電路的設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái),也是單片機(jī)及嵌入式系統(tǒng)先進(jìn)的設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)。它具有豐富的庫(kù)資源,如有ARM7、805x、PIC、AVR、HC11等多種系列單片機(jī);有8000多種元器件模型;有示波器、邏輯分析儀等10多種虛擬儀器;有各種信號(hào)源;有可作精密分析的直觀的ASF高級(jí)圖表仿真;還提供了編輯源程序、生成目標(biāo)代碼、聯(lián)合實(shí)時(shí)調(diào)試和與第三方集成開發(fā)環(huán)境Keil聯(lián)合仿真的環(huán)境。系統(tǒng)硬件調(diào)試比較簡(jiǎn)單,采用Proteus軟件進(jìn)行電氣檢查,在各個(gè)連接點(diǎn)正確,以及各個(gè)器件引腳極性無誤的情況下,則會(huì)順利通過電氣檢查。系統(tǒng)軟件調(diào)試可以先編寫顯示程序并進(jìn)行硬件的正確性檢驗(yàn),然后分別進(jìn)行主程序、各個(gè)子程序的編程及調(diào)試,最后將編譯好的程序生成.hex文件后加載給lm3s315,點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕即可看到實(shí)時(shí)仿真結(jié)果。原理圖在PROTEUS中仿真運(yùn)行，DS18B20模型上的溫度值即模擬當(dāng)前環(huán)境溫度，點(diǎn)擊運(yùn)行，稍后LCD上即顯示出：“Temperature：025.0”，改變DS18B20模型溫度值為55℃，稍后LCD上顯示：“Temperature：055.0>H”，同時(shí)蜂鳴器響起報(bào)警，改變DS18B20模型溫度值為-11℃，稍后LCD上顯示：“Temperature：-11.0<L”，同時(shí)蜂鳴器響起報(bào)警。仿真結(jié)果可以看出測(cè)溫精度達(dá)到了0.5℃，并能實(shí)時(shí)顯示，仿真效果與程序中預(yù)期要實(shí)現(xiàn)的一致。結(jié)束語(yǔ)基于Proteus的Contex-M3的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是一種比較智能、經(jīng)濟(jì)的方案,安裝簡(jiǎn)單方便,系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,可維護(hù)性好,抗干擾性