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**********姓名李家成二〇一三年十一月基于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 DS18B20 LCD 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 (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. (11)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。

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7～14脚：D0～D7为8位双向数据端。

第15～16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3.0——5.5V,测量温度范围是-55℃——125℃.在-10℃到+85℃的范围内的固有分辨率是0.5℃，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DS18B20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=dat<<8; //再送数IO0SET=en;IO0CLR=en;}void WrDat(uint8 dat){ChkBusy();IO0SET=rs;IO0CLR=rw;IO0CLR=IO0CLR|0xff00; //先清零IO0SET=dat<<8; //再送数IO0SET=en;IO0CLR=en;}void lcd_init(void){WrOp(0x38);WrOp(0x06);WrOp(0x0c);}第一个函数作用是监测lcd是否忙碌，第二个函数是用来写数据的，rs，rw，en的状态很重要，是正确读数据的关键，第三个函数是写指令的函数，和前一个一样，rs，rw，en 状态是很关键的，最后一个是lcd的初始化函数，其他函数在这里不做介绍。

UART串口程序设计（部分）void UART0_Init(void){uint Fdiv;U0LCR = 0x83;// 8位数据，无效验，一个停止位, 除数锁存访问(DLAB = 1，可设置波特率)Fdiv = (Fpclk / 16) / UART_Baud; // 设置波特率, Fpclk=11059200U0DLM = Fdiv / 256; // 设置分频寄存器高字节U0DLL = Fdiv % 256; // 设置分频寄存器低字节//U0DLL=72; // 12MHz 或 11.0592MHz//U0DLL=97; // 15MHZU0LCR = 0x03;}uint8 UART0_GetByte (void){ uint8 rcv_dat;while ((U0LSR & 0x01) == 0); // 等待接收标志置位rcv_dat = U0RBR; // 读取数据return (rcv_dat);}void UART0_SendByte(uint8 data){U0THR = data; // 发送数据while ((U0LSR&0x20)==0); // 等待数据发送完毕 0x40}void UART0_SendStr(uint8 const *str){while(1){if(*str=='\0'){break;}UART0_SendByte(*str++); // 发送数据}}void UART0_GetStr(uint8 *s, uint32 n){ for ( ; n>0; 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 (1<<17) //uint16 set_temp=150; //设定温度为15度，超过的话则报警，串口出现warning LED1开始闪烁。

uint16 measure_temp=0;void __irq IRQ_T0(void){T0TCR = 0; // 计数器使能measure_temp=ReadTemp();ConvertTemperature(measure_temp); // 温度转换if(measure_temp>set_temp){IO1CLR |= LED1;Delayms(100);IO1SET|=LED1;Delayms(100);UART0_SendStr("WARNING!！ TOO HIGH!！ ");DisText(0xc4,Tp);}elseif(measure_temp<100) // 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("\r\n"); // 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。