1.隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，熱敏電阻作為一種新型的溫度傳感元件得到了越來越廣泛的應(yīng)用。 他具有體積小、靈敏度高、重量輕、熱慣性小、壽命長(zhǎng)、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)。 傳統(tǒng)熱敏電阻溫度計(jì)硬件大多由普通單片機(jī)(MCS-51系列)+模數(shù)轉(zhuǎn)換器和發(fā)光二極管顯示模塊組成，分立元件多，功耗大，設(shè)計(jì)復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy。該軟件也大多采用冗長(zhǎng)復(fù)雜的匯編語言實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)效率低，可移植性差，難以保證性能。 目前，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入高端和低端并行發(fā)展階段，以32位微控制器的發(fā)展為標(biāo)志。 ARM(AdvancedRischmachines)是一款廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)的32位微處理器內(nèi)核。它具有體積小、功耗低、集成度高、硬件調(diào)試方便和操作系統(tǒng)便攜的優(yōu)點(diǎn) 它為智能儀器向便攜性、智能化和微機(jī)集成方向發(fā)展提供了必要的條件。 由于電子技術(shù)的快速發(fā)展，[/k8/]組件的性價(jià)比不斷提高。 本文以32位ARM7TDMI-S微處理器內(nèi)核LPC2142為控制核心，內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器和SPI接口控制發(fā)光二極管顯示驅(qū)動(dòng)器MC14489實(shí)時(shí)顯示溫度。 2.熱敏電阻器溫度轉(zhuǎn)換原理熱敏電阻器是一種溫度傳感器，由仿陶瓷半導(dǎo)體構(gòu)成 熱敏電阻(NTC)不同于普通電阻器，它具有負(fù)電阻溫度特性，即當(dāng)溫度升高時(shí)，其電阻值降低。 圖1是熱敏電阻的特性曲線 熱敏電阻的電阻-溫度特性曲線是一條具有很大非線性的指數(shù)曲線，因此在使用時(shí)需要線性化。 線性化可以改善熱敏電阻的特性曲線，但要復(fù)雜得多。 因此，在要求較低的一般應(yīng)用中，通常假設(shè)溫度和電阻值在一定溫度范圍內(nèi)具有線性關(guān)系，以簡(jiǎn)化計(jì)算。 熱敏電阻用于感測(cè)溫度，并向熱敏電阻施加恒定電流，從而可以測(cè)量電阻兩端的電壓，然后通過以下公式獲得溫度:t為測(cè)量溫度；T0是與熱敏電阻特性相關(guān)的溫度參數(shù)；k是與熱敏電阻特性相關(guān)的系數(shù)；VT是熱敏電阻兩端的電壓。 根據(jù)該公式，如果熱敏電阻兩端的電壓可以被測(cè)量并且參數(shù)T0和k是已知的，熱敏電阻的環(huán)境溫度，即測(cè)量的溫度，可以被計(jì)算，從而將電阻和溫度之間的關(guān)系轉(zhuǎn)換成電壓和溫度之間的關(guān)系。 數(shù)字電阻溫度計(jì)設(shè)計(jì)的主要工作是通過模數(shù)轉(zhuǎn)換將熱敏電阻兩端的電壓值轉(zhuǎn)換成數(shù)字并發(fā)送給單片機(jī)，然后用軟件方法計(jì)算溫度值，然后顯示打印出來。  。3.硬件電路設(shè)計(jì)今天，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，一些功能強(qiáng)大的元器件價(jià)格不斷下降，性價(jià)比不斷提高，應(yīng)用于越來越多的領(lǐng)域。 本文采用32位ARM微處理器內(nèi)核LPC2142代替?zhèn)鹘y(tǒng)的805l單片機(jī)作為模數(shù)轉(zhuǎn)換和實(shí)時(shí)溫度顯示的控制核心。 圖2是整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖 熱敏電阻NTC與公共電阻r串聯(lián)，然后與+5V電源連接，取室溫兩端的電壓，送至微控制器LPC2142的AINl(P0.28引腳)通道進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換 轉(zhuǎn)換的啟動(dòng)模式和轉(zhuǎn)換通道的選擇可以通過設(shè)置模數(shù)轉(zhuǎn)換器控制寄存器ADC0DR來實(shí)現(xiàn) 轉(zhuǎn)換結(jié)果通過同步、全雙工串行SPI接口輸出到發(fā)光二極管顯示驅(qū)動(dòng)器MCl4489，用于實(shí)時(shí)溫度顯示。 3.1 ARM微控制器LPC2142簡(jiǎn)介ARM 7TDMI-S內(nèi)核是一個(gè)具有馮·諾依曼架構(gòu)的通用32位微處理器內(nèi)核，具有高性能和低功耗的特點(diǎn)。 ARM體系結(jié)構(gòu)是基于精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)原理設(shè)計(jì)的。指令集和相關(guān)解碼機(jī)制比復(fù)雜的指令集計(jì)算簡(jiǎn)單得多 那個(gè)……arm7tdmi-s處理器采用流水線技術(shù)，處理和存儲(chǔ)系統(tǒng)的所有部分都可以連續(xù)工作。 通過這種方式，使用小型、廉價(jià)的處理器內(nèi)核很容易實(shí)現(xiàn)高吞吐量和實(shí)時(shí)中斷響應(yīng)。 Lcp2142基于支持實(shí)時(shí)仿真和嵌入式跟蹤的3z/16位ARM7TDMI-sCPU微控制器，內(nèi)置64kB高速閃存和16kB片內(nèi)靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。 128位寬的存儲(chǔ)器接口和獨(dú)特的加速器接口使32位代碼能夠以zui高時(shí)鐘頻率運(yùn)行。嚴(yán)格控制代碼大小的應(yīng)用程序可以使用16位Thumb模式將代碼大小減少30%以上，同時(shí)其性能損失非常小 LPC2142中有一個(gè)10位逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其主要特點(diǎn)是:(1) 6個(gè)引腳復(fù)用成輸入引腳；(2)掉電模式；(3)OV ~ VREF的測(cè)量范圍通常為3V，不超過VDDA電壓；(4)每個(gè)轉(zhuǎn)換器包括一個(gè)可編程分頻器，用于將時(shí)鐘調(diào)整到逐次逼近轉(zhuǎn)換所需的4.5兆赫(較大值) 因此，10位轉(zhuǎn)換時(shí)間大于或等于4.55μ；s .(5)一個(gè)或多個(gè)輸入的突發(fā)切換模式；(6)切換可通過直接啟動(dòng)、輸入跳轉(zhuǎn)或定時(shí)器匹配信號(hào)觸發(fā)；lpc2142內(nèi)部還有一個(gè)硬件SPI(串行外設(shè)接口)接口。 他是一個(gè)同步、全雙工串行接口，zui大數(shù)據(jù)比特率是時(shí)鐘速率的1/8，可以配置為主或從 3.2發(fā)光二極管顯示器驅(qū)動(dòng)管理芯片MC14489 MCl4489是美國(guó)摩托羅拉生產(chǎn)的串行接口發(fā)光二極管顯示器驅(qū)動(dòng)管理芯片 只有三個(gè)輸入/輸出端口連接在其輸入端和系統(tǒng)的主中央處理器之間，用于接收要顯示的串行數(shù)據(jù)。 輸出端可以直接驅(qū)動(dòng)七段發(fā)光二極管顯示器，也可以驅(qū)動(dòng)指示燈。 MCL 4489內(nèi)部集成了數(shù)據(jù)接收/解碼/掃描輸出/驅(qū)動(dòng)顯示器所需的所有電路，并且只需要一個(gè)外部電流設(shè)置電阻來控制發(fā)光二極管顯示器的高亮度。 每個(gè)MC14489芯片可以以以下任何一種顯示模式顯示:5位發(fā)光二極管數(shù)字加小數(shù)點(diǎn)顯示；4位半數(shù)字加小數(shù)點(diǎn)符號(hào)顯示；顯示25個(gè)指示燈；5位半數(shù)字顯示器 芯片中的解碼器電路可以輸出7段格式數(shù)字 0 ~ 9、十六進(jìn)制字母a ~ f和15個(gè)字母和符號(hào) 圖2是用單個(gè)MC14489形成5位發(fā)光二極管顯示器的例子 從圖中可以看出，由MC14489組成的顯示電路不需要添加任何限流電阻，也不需要添加反相或驅(qū)動(dòng)電路，因此電路設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單。 MC 14489芯片采用特殊設(shè)計(jì)技術(shù)，使其電源引腳在大電流工作條件下仍具有極低尖峰和小電磁干擾(電磁干擾)。 4.系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)可以從熱敏電阻的溫度轉(zhuǎn)換原理的簡(jiǎn)要描述中看出:熱敏電阻特性曲線是一條具有很大非線性的指數(shù)曲線，由于非線性處理的復(fù)雜性，可以在本文設(shè)計(jì)要求不高的情況下簡(jiǎn)化處理。 4.1程序設(shè)計(jì)流程圖受空間限制，本文僅給出程序設(shè)計(jì)流程圖。 整個(gè)程序的流程圖如圖3所示。 4.2溫度計(jì)計(jì)算程序在公式t = t0-kvt中，系數(shù)值k是一個(gè)很小的數(shù) 為了便于計(jì)算，取擴(kuò)展k值和VT的乘積，256次。K & timesvermont 美國(guó)佛蒙特州郵編區(qū)號(hào) 乘法后，只取乘積的高位8位，丟棄低位8位，就可以抵消系數(shù)值k的256倍擴(kuò)展，得到正確的結(jié)果 此外，從圖1中熱敏電阻的電阻-溫度特性曲線可以看出，在+10 ~ 150℃的溫度范圍內(nèi)，電阻與溫度的關(guān)系是線性的 該溫度范圍通常被視為有效溫度范圍。 當(dāng)溫度超過這個(gè)范圍時(shí)，用數(shù)碼管顯示F作為標(biāo)志。 由于有效溫度范圍不超過150℃，用于溫度顯示的3位數(shù)碼管的顯示格式為:ADXXX，其中XXX為溫度值，圖2中的LED1和LED2僅顯示字符a和d，較后三個(gè)數(shù)碼管LED3、LED4和LED5顯示溫度值 5.結(jié)論利用串行接口和MCl4489管理芯片構(gòu)成智能儀器的顯示驅(qū)動(dòng)電路，可以大大提高系統(tǒng)的性價(jià)比。 本文在精度不高的情況下，將熱敏電阻的特性簡(jiǎn)化為線性處理，用本文設(shè)計(jì)的電路測(cè)量了+10～150℃范圍內(nèi)的溫度，取得了良好的效果。 在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn):(1) LPC2142微控制器具有獨(dú)立的模擬電源引腳VDDA和USSA。為了降低噪聲和誤差概率，模擬電源和數(shù)字電源應(yīng)使用10μ；h的電感是隔離的。 (2)模數(shù)轉(zhuǎn)換參考電壓Vref的選擇應(yīng)滿足測(cè)量精度的要求 如果想提高模數(shù)轉(zhuǎn)換的精度，通常使用基準(zhǔn)源芯片來提供基準(zhǔn)電壓。 TL431是一種三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源，具有良好的熱穩(wěn)定性和低噪聲(溫度系數(shù)為30倍；10-6/℃) 本文使用該參考芯片提供參考電壓。 (3)由于本系統(tǒng)采用LPC2142微控制器作為SPI主機(jī)，其P0.7引腳SSEL需要連接10kω；上拉電阻

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