基于ARM7與DS18B20的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)

1、東北林業(yè)大學(xué)綜合電子課程設(shè)計(jì)摘要報(bào)告設(shè)計(jì)項(xiàng)目：基于ARM7和DS18B20的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目完成者：講師：大學(xué)：信息計(jì)算機(jī)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(shè)計(jì)任務(wù)表學(xué)生姓名學(xué)號(hào)專業(yè)(班)08級(jí)電信3班相同組成員設(shè)計(jì)項(xiàng)目基于ARM7和DS18B20的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容本設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)數(shù)字溫度采集系統(tǒng)。人機(jī)界面電路設(shè)計(jì)：控制系統(tǒng)使用ARM7 LPC2131，鍵盤使用單獨(dú)的鍵，顯示器使用MS12864液晶屏，超出溫度警報(bào)使用指示燈。主要技術(shù)手術(shù)指標(biāo)和要求1.測(cè)量溫度范

2、圍：-50 150；準(zhǔn)確度：0.5；線性度：0.3；4超限報(bào)警功能；5.具有溫度和時(shí)間顯示功能。工作電壓：總線電源。設(shè)計(jì)中使用的儀器設(shè)備1.arm 7 LPC 2138小型系統(tǒng)；高精度溫度計(jì)；數(shù)字多用表；示波器。工作計(jì)劃1.2011年6月22日：課程設(shè)計(jì)任務(wù)書出版2.2011年6月23日：編寫開題報(bào)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(shè)計(jì)、軟件結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)5.2011年6月28日至7月9日：電路焊接和組裝、軟件結(jié)構(gòu)化編程、單元調(diào)試、系統(tǒng)聯(lián)合曹征、課程設(shè)計(jì)摘要報(bào)告6.2011年7月10日提交了：課程設(shè)計(jì)結(jié)算驗(yàn)收、數(shù)字溫度計(jì)系統(tǒng)集、總結(jié)報(bào)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(dǎo)師簽名者系主任簽名數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)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(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的室溫功能。除了基本的數(shù)字溫度計(jì)功能外，系統(tǒng)還具有當(dāng)前時(shí)間和日期顯示、溫度超出警告、時(shí)間設(shè)置和日期初始值顯示功能。在設(shè)計(jì)中應(yīng)用了ARM7開發(fā)版。ARM7開發(fā)主板有豐富的硬件資源。此設(shè)計(jì)使用LPC2131控制可編程芯片DS18B20實(shí)現(xiàn)溫度收集。使用LPC213內(nèi)部時(shí)鐘資源收集時(shí)間和日期。溫度、時(shí)間和日期通過液晶屏12864顯示，超出溫

4、度警報(bào)通過指示燈閃爍提示顯示。本文詳細(xì)介紹了如何實(shí)現(xiàn)DS18B20編程的溫度收集功能、收集ARM7 LPC2131內(nèi)部時(shí)鐘資源以及實(shí)現(xiàn)鍵盤輸入修改日期時(shí)間、溫度超出報(bào)警等功能。關(guān)鍵字：LPC2131；DS18B20；12864；溫度超標(biāo)警報(bào)目錄1引言21.1簡(jiǎn)介.21.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)31.3案例論證32系統(tǒng)主要設(shè)備選擇和標(biāo)準(zhǔn)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(jiǎn)介3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)93.1 ARM7開發(fā)板硬件設(shè)計(jì).3.2液晶顯示器設(shè)計(jì).3.3 DS18B20溫度傳感器設(shè)計(jì)4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)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(xiàn)附錄a數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)引言1.1簡(jiǎn)介近年來隨著技術(shù)的快速發(fā)展嵌入式應(yīng)用不斷深化，同時(shí)傳統(tǒng)的控制檢測(cè)技術(shù)日益更新。在可實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)中，嵌入式功能通常用作核心部件，僅嵌入式知識(shí)是不夠的，需要根據(jù)特定硬件結(jié)構(gòu)硬件和軟件的組合進(jìn)行補(bǔ)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(guān)，在工業(yè)生產(chǎn)過程中必須實(shí)時(shí)測(cè)量溫度，工業(yè)生產(chǎn)中也離不開溫度測(cè)量，因此研究溫度測(cè)量方法和控制具有重要意義。DS18B20是繼DS1820之后，美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司新推出的增強(qiáng)智能溫度傳感器，通過此次項(xiàng)目設(shè)計(jì)，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(shí)，拓展了戴爾的實(shí)踐能力和邏輯思維能力，尤其是對(duì)ARM控制器的使用視野。數(shù)字溫度計(jì)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(shè)計(jì)了數(shù)字溫度計(jì)，使用液晶屏液晶屏顯示當(dāng)前溫度、時(shí)間和日期，并設(shè)計(jì)了具有溫度超限報(bào)警功能的數(shù)字溫度收集系統(tǒng)。1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)您可以使用控制芯片、溫度傳感器、液晶屏、時(shí)鐘資源、LED等執(zhí)行以下操作：(1)實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前室溫(2)顯示年、月、日、周、小時(shí)、分鐘和秒。(3)可以通過鍵盤輸入日期和時(shí)間的初始值。(4)溫度超標(biāo)警報(bào)；圖1-1是設(shè)計(jì)方案的完整框圖溫度傳感器顯示A

7、RM7LPC2131警報(bào)模塊按鍵圖1-1設(shè)計(jì)計(jì)劃的完整方框圖系統(tǒng)初始化后，液晶屏顯示當(dāng)前的室溫，液晶屏顯示時(shí)間和日期。您可以通過功能鍵實(shí)現(xiàn)日期和時(shí)間的初始值設(shè)置，當(dāng)溫度超過預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，8個(gè)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(chǎng)景1:使用液晶屏LCD 12864作為時(shí)間日期標(biāo)記，液晶液晶液晶液晶液晶顯示器在兩個(gè)平行玻璃之間放置液體狀態(tài)的晶體，兩個(gè)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(shí)現(xiàn)時(shí)間和日期以及當(dāng)前溫度顯示。缺點(diǎn)是

8、數(shù)字管顯示數(shù)字，顯示不靈活。液晶屏可以同時(shí)顯示溫度和時(shí)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(guó)DALLAS生產(chǎn)的DS18B20網(wǎng)絡(luò)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(shè)備的數(shù)字溫度測(cè)量和控制領(lǐng)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(zhǔn)備。(3)時(shí)鐘電路模塊方案1: DS1302年，采用高性能、低功耗RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，工作電壓為2.5V至5.5V，周日、小時(shí)、分鐘和秒。三線接口允許與CPU同時(shí)通信，同時(shí)以突

9、發(fā)方式傳輸多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有用于存儲(chǔ)臨時(shí)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(shè)計(jì)，使用內(nèi)部時(shí)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(shí)鐘資源。(4)報(bào)警電路報(bào)警電路采用8個(gè)LED，控制方便，準(zhǔn)確。2系統(tǒng)主要設(shè)備的選擇和基礎(chǔ)2.1 EasyARM2131開發(fā)板EasyARM2131開發(fā)版是廣州周成公公司設(shè)計(jì)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(jìn)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(jiǎn)化32位ARM嵌入式系統(tǒng)開發(fā)實(shí)驗(yàn)。EasyARM2131實(shí)驗(yàn)室主板功能：*完全自主設(shè)計(jì)的硬件和軟件，擁有自主版權(quán)的JTAG模擬技術(shù)*支持ADS1.2集成開發(fā)環(huán)境和PHILIPS的所有型號(hào)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(hào)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(fèi)商業(yè)化軟件包和詳細(xì)的開發(fā)文檔：* c/OS-ii移植到ARM7包*數(shù)據(jù)隊(duì)列程序包*串行驅(qū)動(dòng)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(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序包*多

12、種可選配置適配器：-不同型號(hào)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(jìn)行GPIO控制實(shí)驗(yàn)，例如鍵盤輸入、蜂鳴器控制、模擬SPI等。* 6個(gè)獨(dú)立鍵(外部中斷，輸入計(jì)時(shí)器捕獲)，8個(gè)LED指示燈*有RS232轉(zhuǎn)換電路，可以與父計(jì)算機(jī)通信以完成UART通信實(shí)驗(yàn)。*可直接連接標(biāo)準(zhǔn)串行調(diào)制解調(diào)器，以方便遠(yuǎn)程通信。*包括I2C和SPI/SSP接口輸出：*提供基于PC的人機(jī)界面，便于調(diào)試實(shí)時(shí)時(shí)鐘、串行通信等功能。*可以進(jìn)行外部中斷實(shí)驗(yàn)，并學(xué)習(xí)矢量中斷控制器(VIC)。*計(jì)時(shí)器控制實(shí)驗(yàn)(例如，定時(shí)控

13、制LED、計(jì)時(shí)器捕獲等)*使用主板內(nèi)的CAT1025(具有重置功能)完成I2C總線實(shí)驗(yàn)。*使用74HC595芯片執(zhí)行SPI接口數(shù)據(jù)傳輸和接收實(shí)驗(yàn)。* A/D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)；DAC轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)(用LPC2132或更高版本替換CPU)*實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制實(shí)驗(yàn)；* WDT和低功耗控制實(shí)驗(yàn)；*通過54項(xiàng)基本實(shí)驗(yàn)和大量中間件軟件包，幾乎完全驗(yàn)證了所有硬件功能資源。*詳細(xì)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(biāo)準(zhǔn)配置。2.2溫度傳感器DS18B20DS18B20數(shù)字溫度計(jì)是DALLAS生產(chǎn)的1-Wire，即單總線部件，具有線路簡(jiǎn)單、體積小的特點(diǎn)。因此，可以使用它來配置

14、溫度測(cè)量系統(tǒng)。這個(gè)溫度測(cè)量系統(tǒng)線路簡(jiǎn)單，可以在一條通信線路上掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，很方便。(David aser，Northern Exposure(美國(guó)電視劇)，溫度測(cè)量系統(tǒng)，溫度測(cè)量系統(tǒng))DS18B20產(chǎn)品的特性(1)，僅需要一個(gè)端口進(jìn)行通信。(2)，DS18B20中的每個(gè)設(shè)備都有唯一的序列號(hào)。(3)，在實(shí)際應(yīng)用中，無需外部任何零件即可測(cè)量溫度。(4)，測(cè)量溫度范圍為-55。c到125。c之間。(5)，數(shù)字溫度計(jì)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(bào)警設(shè)置。DS18B20針腳簡(jiǎn)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