基于ARM7与DS18B20的数字温度计的设计

东北林业大学综合电子课程设计总结报告设计项目：基于ARM7与DS18B20的数字温度计的设计项目完成人：指导教师：学院：信息与计算机工程学院专业：电子信息工程2008级3班2011年7月7日东北林业大学课程设计2综合电子课程设计任务书学生姓名学号专业（班级）08级电信3班同组成员设计项目基于ARM7与DS18B20的数字温度计的设计设计内容本设计利用DS18B20智能温度传感器、ARM7LPC2131嵌入式系统、MS12864LCD液晶屏，设计一个数字温度采集系统。人机接口电路的设计：控制系统采用ARM7LPC2131，键盘采用独立按键，显示器采用MS12864液晶屏，温度超限报警采用LED。主要技术指标和要求1.测量温度范围：-50℃～150℃；2.精度：±0.5℃；3.线性度：±0.3℃；4.超限报警功能；5.具有温度和时间显示功能；6.工作电压：总线供电。设计所用仪器设备1．ARM7LPC2138小系统；2．高精度温度计；3．数字万用表；4．示波器。工作计划1．2011年6月22日：下达课程设计任务书；2．2011年6月23日：撰写开题报告；3．2011年6月25日：开题答辩PPT；4．2011年6月26日～6月27日：硬件分析与设计、软件结构化设计；5．2011年6月28日～7月9日：电路焊接与组装、软件结构化编程、单元调试、系统联调、撰写课程设计总结报告；6．2011年7月10日:课程设计结题验收，提交数字温度计系统一套、总结报告一份。参考资料温度传感器DS18B20芯片资料液晶屏MS12864R中文资料嵌入式ARM7LPC2131开发板系统原理指导教师签子系主任签字东北林业大学课程设计3数字温度计的设计摘要本系统用ARM7LPC2131、温度传感器DS18B20、液晶屏12864、LED等组成，系统可实现实时显示当前室内温度功能。系统除基本数字温度计功能外，还具有显示当前时间和日期、温度超限报警、设置时间和日期初值功能。在设计中我们应用ARM7开发板。ARM7开发板具有丰富的硬件资源。本设计采用LPC2131控制可编程芯片DS18B20实现对温度的采集。利用LPC213内部时钟资源采集时间和日期。温度、时间和日期通过液晶屏12864显示，温度超限报警通过LED闪烁提示。本文详细介绍了如何实现对DS18B20编程采集温度功能，以及如何采集ARM7LPC2131内部时钟资源，并实现键盘输入修改日期时间、温度超限报警等功能。关键词：LPC2131；DS18B20；12864；温度超限报警；东北林业大学课程设计1目录1绪论............................................................................................................................21.1引言…...............................................................................................................................21.2系统方案设计...................................................................................................................31.3方案论证...........................................................................................................................32系统主要器件选型与依据........................................................................................42.1EasyARM2131开发板.........................................................................................................42.2温度传感器DS18B20..........................................................................................................52.3MS12864R液晶屏简介.....................................................................................................63系统的硬件设计.........................................................................................................93.1ARM7开发板硬件设计......................................................................................................93.2LCD液晶屏显示设计........................................................................................................93.3DS18B20温度传感器的设计..........................................................................................104系统的软件设计.......................................................................................................114.1系统主流程图...................................................................................................................114.2温度传感器功能模块.......................................................................................................124.3液晶显示功能模块...........................................................................................................125总结...........................................................................................................................13参考文献附录A东北林业大学课程设计2数字温度计设计1绪论1.1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。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。数字温度计的控制方式很多。本系统采用LPC2000系列ARM芯片和可编程串行I/O接口芯片DS18B20为中心器件来设计数字温度计，实现了设计一个数字温度采集系统，利用LCD液晶屏显示当前温度、时间和日期，并具有温度超限报警功能东北林业大学课程设计31.2系统方案设计利用控制芯片、温度传感器、LCD液晶屏、时钟资源、LED等分别实现：（1）实时显示当前室内温度（2）显示年、月、日、星期、时、分、秒；（3）能够通过键盘输入日期和时间的初值；（4）温度超限报警；图1-1为设计方案总体框图图1-1设计方案总体框图系统初始化后，LCD上显示当前室内温度，同时LCD上显示时间和日期，通过功能键能实现日期和时间的初值设定，如果温度超过预先设定的温度值，八个LED灯会闪烁提示温度超限。1.3方案论证(1)显示模块方案一：使用LCD液晶屏12864作为时间日期显示，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，将光线折射出来产生画面。显示清晰，实现功能全。方案二：使用8为数码管作为显示，通过芯片HD7279控制数码管，可实现时间和日期还有当前温度显示，缺点是数码管显示数字，显示不灵活多变。由于LCD可同时显示温度和时间，显示清晰，实现功能全。故选用方案一LCD12864作为显示模块。(2)温度传感器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，故不需要对比，直接选用DS18B20作为温度传感器（3)时钟电路模块方案一：DS1302一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。方案二：ARM7LPC2131具有丰富的硬件资源，直接编程即可使用内部时钟资源由于使用DS1302还得外接电路而且编程比较麻烦，故选用ARM7内部时钟资源（4）报警电路报警电路采用8只LED，控制方便、准确。温度传感器显示ARM7LPC2131报警模块按键东北林业大学课程设计42系统主要器件选型及依据2.1EasyARM2131开发板EasyARM2131开发板是广州周立功公司设计的EasyARM系列开发套件之一，采用了PHILIPS公司基于ARM7TDMI-S核、单电源供电、LQFP64封装的LPC2131，具有JTAG仿真调试、ISP编程等功能。开发板上提供了一些键盘、LED、蜂鸣器等常用功能部件，还具有RS232接口电路、I2C存储器电路。另外，用户也可以更换兼容的CPU进行仿真调试，如LPC2132、LPC2138、LPC2142等。灵活的跳线组合（开发板内使用的所有I/O均可断开连接），还有用户I/O接口，极大地方便了用户进行32位ARM嵌入式系统的开发实验。EasyARM2131实验板功能特点：*完全自主设计的软硬件、拥有自主版权的JTAG仿真技术；*支持ADS1.2集成开发环境及其PHILIPS所有型号ARM微控制器的仿真与开发；*采用“主板＋CPUPACK适配器＋SD卡适配器（标准配置）＋多种可选配置适配器”*的形式构成EasyARM2