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1、 嵌入式系统原理与应用课程设计题目： 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 0704100206 姓名 家成二一三年十一月12 / 12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、环境温度监控以与当温度超限时，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 DS18B20 LC
2、D 1602 温度超限报警 目录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.53.3串口设计.6 3.4程序硬件接线图.6 4程序代码设计与调试仿真 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。温度是一种
3、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与逻辑思维能力，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系统，利用
4、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，将光线折射出来产
5、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采用标准的16脚接口，
6、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，我们写程序的重点是控制这三个引脚的
7、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，外加电压围是3.05.5V,测量温度围是-55125.在-10到+85的围的固有分辨率是0.5，测量结果以9位到12位的
8、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DS18B20工作状态，完成整
9、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软件代码设计与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进行并分析LCD液晶模块
10、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();IO0SET=rs;IO0CLR=rw;IO0CLR=IO0CLR
11、|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_temp) IO1CLR |= LED1;Delayms(100);IO1
12、SET|=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);elseUART0_SendStr( NORMOL！);UART0_SendStr(Tp);/ 发送温度UART0_SendStr(rn);/ 回车DisT
13、ext(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.程序调试与仿真 1.环境温度在正常围时：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。