1、基于ARM7的温度报警系统的设计嵌入式系统原理及应用课程设计 题目: 基于ARM7温度监测系统设计 物联网工程 学院 班 级 自动化1002 学 号 * 姓 名 李家成 二一三年十一月 基于ARM7的温度监测系统的设计 摘要 本系统基于ARM7LPC2210、温度传感器DS18B20、液晶屏LCD1302、LED显示灯,开关等组成,系统可以实现对温度的初值设定、环境温度监控以及当温度超限时,产生报警LED闪烁)同时通过串口通信发送上位机显示,从而实现对温度的监控。该系统硬件结构简单,监控温度范围大,精度高,能广泛应用于对温度控制要求较高的各种场合,市场前景广阔。关键词:LPC2210 DS18
2、B20 LCD 1602 温度超限报警 1引言.3 2系统总体方案.3 3硬件设计 3.1DS18B20温度传感器的设计.4 3.2LCD1602液晶显示屏的设计.5 3.3串口设计.6 3.4程序硬件接线图.6 4程序代码设计及调试仿真 4.2 液晶显示功能模块.7 4.3 串口通信模块.8 4.4主函数功能模块.9 6设计结果演示.9-10 7设计体会.111 引言近年来随着科技的飞速发展,嵌入式的应用正在不断深入,同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的嵌入式应用系统中,嵌入式往往作为一个核心部件来使用,仅嵌入式方面知识是不够的,还应根据具体硬件结构软硬件结合,加以完善。
3、温度是一种最基本的环境参数,人们生活与环境温度息息相关,在工业生产过程中需要实时测量温度,在工业生产中也离不开温度的测量,因此研究温度的测量方法和控制具有重要的意义。DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器,通过此次项目设计,可以在原有的理论基础上,更加深入的了解传感器的工作原理特别是DS18B20温度传感器的工作原理,同时提高我们的实践动手能力以及逻辑思维能力,特别是拓宽了对ARM控制器的使用视野。本系统采用LPC2210系列ARM芯片和可编程串行I/O接口芯片DS18B20为中心器件来设计温度监测系统,实现了设计一个数字温度采集并监控的
4、系统,利用LCD液晶屏和上位机显示温度,并具有温度超限报警功能,该系统能广泛应用于各种行业,例如智能家居系统,化工厂和酿酒厂,市场前景广阔,具有很高的实用价值。 2 系统的总体方案系统初始化后,LCD和上位机上显示当前室内温度 ,通过功能键能实现对温度初值的设定,如果温度超过预先设定的温度值,LED灯会闪烁提示温度超限,上位机会显示警告,提醒值班人员检查温度异常的原因。1.液晶显示模块LCD1602资料介绍 使用LCD液晶屏1602作为温度的显示,LCD 液晶显示器的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体,两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线,透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向,将光线
5、折射出来产生画面。显示清晰,实现功能全,如果利用数码管显示温度,则不能顺利显示英文而且还会用到锁存器,这会导致系统更加繁杂,综合各种考虑,我们选用1602液晶显示。此外,此液晶的功耗小,显示内容丰富。如果要想液晶显示汉字,我们可以选择另外一种芯片LCD12864。1602液晶模块内部的字符发生存储器(CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形,这些字符有:阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等,每一个字符都有一个固定的代码,比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B(41H),显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来,我们就能看到字母“A”。1602采用标准
6、的16脚接口,其中:第1脚:VSS为电源地第2脚:VCC接5V电源正极第3脚:V0为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地电源时对比度最高。第4脚:RS为寄存器选择,高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。第5脚:RW为读写信号线,高电平(1)时进行读操作,低电平(0)时进行写操作。第6脚:E(或EN)端为使能(enable)端,高电平(1)时读取信息,负跳变时 执行指令。第714脚:D0D7为8位双向数据端。 第1516脚:空脚或背灯电源。15脚背光正极,16脚背光负极。 LCD1602最重要的部分是第4,5,6三个引脚。这三个引脚决定了数据的读和写,我们写程序的重点
7、是控制这三个引脚的状态2.温度传感器设计 DS18B20数字温度传感器,该产品采用美国DALLAS公司生产的 DS18B20可组网数字温度传感器芯片封装而成,具有耐磨耐碰,体积小,使用方便,封装形式多样,适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。由于DS18B20性能已经够好,控制起来也比较方便,故我们直接选用DS18B20作为温度传感器。 在仿真图中的引脚安装 DS13820采用独特的单口接线方式传输,在与微处理器连接时只需要一条口线即可实现微处理器与DS1380的双向通信,不需要外围元件,外加电压范围是3.05.5V,测量温度范围是-55125.在-10到+85的范围内的固有分辨率是0.5
8、,测量结果以9位到12位的数字量方式直接输出数字信号,以“一线总线”方式传给CPU,同时可传送CRC校验码,具有极强的抗干扰能力,适用于环境恶劣的现场温度测量。由于它的这种特性,我们只需要把它的引脚与ARMP1.25相连即可,VCC接电源,GND接地(如在仿真中的接线图)整个操作主要包括三个关键过程:主机搜索DS18B20序列号、启动在线DS18B20做温度转换、读取温度值。DS18B20严格遵循单总线协议,工作时,主机先发一复位脉冲,使总线上的所有DS18B20都被复位,接着发送ROM操作指令,使序列号编码匹配的DS18B20被激活,准备接受下面的RAM访问指令。RAM访问指令控制选中的DS
9、18B20工作状态,完成整个温度转换,读取等工作。在ROM命令发送之前,RAM命令命令不起作用。3.串口的设计 LPC2210含有两个符合工业标准的异步串行口,UART0和UART1。 系统仿真接线图RXD和TXD分别连接ARM的P0.1和P0.0 上位机的RXD和也和ARM的P0.0相连。系统报警模块用一个LED灯模拟,当出现状况时,LED灯会不停的闪烁,达到报警的目的。 系统硬件总设计图4软件代码设计及调试仿真结果软件设计时用到了模块化设计思想,代码包含了若干个头文件,包括lpc2100.h ,stdio.h ,ds18b20.h, lcd.h,uart.h下面我们截取重要的几个头文件程序
10、进行并分析LCD液晶模块程序设计(部分)void ChkBusy() IO0DIR=0xf0; while(1) IO0CLR=rs; IO0SET=rw; IO0SET=en; if(!(IO0PIN & busy)break; IO0CLR=en; IO0DIR=0xffffffff;void WrOp(uint8 dat) ChkBusy(); IO0CLR=rs; IO0CLR=rw; IO0CLR=IO0CLR|0xff00; /先清零 IO0SET=dat8; /再送数 IO0SET=en; IO0CLR=en;void WrDat(uint8 dat) ChkBusy(); IO
11、0SET=rs; IO0CLR=rw; IO0CLR=IO0CLR|0xff00; /先清零 IO0SET=dat0; n-) *s+ = UART0_GetByte(); void UART0_SendChar(int ch) if (ch = n) while (!(U0LSR & 0x20); U0THR = 0x0D; while (!(U0LSR & 0x20); U0THR = ch;主函数程序设计(部分)#define UART_Baud 9600#include DS18B20.h #include LCD.h#include UART.h#define LED1 (1set_
12、temp) IO1CLR |= LED1; Delayms(100); IO1SET|=LED1; Delayms(100); UART0_SendStr(WARNING!! TOO HIGH!! ); DisText(0xc4,Tp); else if(measure_temp100) / 小于10度,则报警 IO1CLR |= LED1; Delayms(100); IO1SET|=LED1; Delayms(100); UART0_SendStr(WARNING!! TOO LOW!); DisText(0xc4,Tp); else UART0_SendStr( NORMOL!); UA
13、RT0_SendStr(Tp); / 发送温度 UART0_SendStr(rn); / 回车 DisText(0xc4,Tp); / 显示当前温度 T0IR=0x02; /清除MR1中断标志 VICVectAddr=0x00; /通知VIC中断处理结束 T0TCR = 1; / 计数器使能 在以上程序是环境温度起判断作用的关键,设定安全温度为15和10,当环境温度高于15或者低于10时,系统报警,LED灯开始闪烁。当温度正常时,LED的状态为熄灭。 5.程序调试及仿真 1.环境温度在正常范围内时: 2.环境温度过低(截图原因 LED实为闪烁状态)3.环境温度过高(截图原因 LED实为闪烁状态)6设计体会 调试取得成功,达到了设计的目的,系统能够实现温度的超限报警功能,系统不足之处是初始温度只能通过软件方法进行设置,解决办法是可以加入两组按键进行初始温度的设置,可以做的改进有在液晶上加入时间模块,这样会使整个系统的功能更完整,资源得到最大限度的利用,减少资源浪费,产生最大的经济效益。
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