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基于ARM的熱敏電阻設計溫度計

整理發布: 京儀股份 時間: 2018-07-09 12:39 瀏覽次數:
基于ARM的熱敏電阻設計溫度計 文章由雙金屬溫度計_電接點雙金屬溫度計_熱電阻熱電偶溫度計-京儀股份為您整理編輯。摘要:1.隨著半導體技術的不斷發展,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用。 他具有體積小、靈敏度高、重量輕、熱慣性小、壽命長、價格低廉的優點。 傳統熱敏電。。。
1.隨著半導體技術的不斷發展,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用。 他具有體積小、靈敏度高、重量輕、熱慣性小、壽命長、價格低廉的優點。 傳統熱敏電阻溫度計硬件大多由普通單片機(MCS-51系列)+模數轉換器和發光二極管顯示模塊組成,分立元件多,功耗大,設計復雜,調試困難。該軟件也大多采用冗長復雜的匯編語言實現,設計效率低,可移植性差,難以保證性能。 目前,嵌入式系統的應用已經進入高端和低端并行發展階段,以32位微控制器的發展為標志。 ARM(AdvancedRischmachines)是一款廣泛應用于嵌入式系統的32位微處理器內核。它具有體積小、功耗低、集成度高、硬件調試方便和操作系統便攜的優點 它為智能儀器向便攜性、智能化和微機集成方向發展提供了必要的條件。 由于電子技術的快速發展,[/k8/]組件的性價比不斷提高。 本文以32位ARM7TDMI-S微處理器內核LPC2142為控制核心,內部模數轉換器和SPI接口控制發光二極管顯示驅動器MC14489實時顯示溫度。 2.熱敏電阻器溫度轉換原理熱敏電阻器是一種溫度傳感器,由仿陶瓷半導體構成 熱敏電阻(NTC)不同于普通電阻器,它具有負電阻溫度特性,即當溫度升高時,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曲線,因此在使用時需要線性化。 線性化可以改善熱敏電阻的特性曲線,但要復雜得多。 因此,在要求較低的一般應用中,通常假設溫度和電阻值在一定溫度范圍內具有線性關系,以簡化計算。 熱敏電阻用于感測溫度,并向熱敏電阻施加恒定電流,從而可以測量電阻兩端的電壓,然后通過以下公式獲得溫度:t為測量溫度;T0是與熱敏電阻特性相關的溫度參數;k是與熱敏電阻特性相關的系數;VT是熱敏電阻兩端的電壓。 根據該公式,如果熱敏電阻兩端的電壓可以被測量并且參數T0和k是已知的,熱敏電阻的環境溫度,即測量的溫度,可以被計算,從而將電阻和溫度之間的關系轉換成電壓和溫度之間的關系。 數字電阻溫度計設計的主要工作是通過模數轉換將熱敏電阻兩端的電壓值轉換成數字并發送給單片機,然后用軟件方法計算溫度值,然后顯示打印出來。  。3.硬件電路設計今天,隨著電子技術的飛速發展,一些功能強大的元器件價格不斷下降,性價比不斷提高,應用于越來越多的領域。 本文采用32位ARM微處理器內核LPC2142代替傳統的805l單片機作為模數轉換和實時溫度顯示的控制核心。 圖2是整個系統的結構示意圖 熱敏電阻NTC與公共電阻r串聯,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)通道進行模數轉換 轉換的啟動模式和轉換通道的選擇可以通過設置模數轉換器控制寄存器ADC0DR來實現 轉換結果通過同步、全雙工串行SPI接口輸出到發光二極管顯示驅動器MCl4489,用于實時溫度顯示。 3.1 ARM微控制器LPC2142簡介ARM 7TDMI-S內核是一個具有馮·諾依曼架構的通用32位微處理器內核,具有高性能和低功耗的特點。 ARM體系結構是基于精簡指令集計算機原理設計的。指令集和相關解碼機制比復雜的指令集計算簡單得多 那個……arm7tdmi-s處理器采用流水線技術,處理和存儲系統的所有部分都可以連續工作。 通過這種方式,使用小型、廉價的處理器內核很容易實現高吞吐量和實時中斷響應。 Lcp2142基于支持實時仿真和嵌入式跟蹤的3z/16位ARM7TDMI-sCPU微控制器,內置64kB高速閃存和16kB片內靜態隨機存取存儲器。 128位寬的存儲器接口和獨特的加速器接口使32位代碼能夠以zui高時鐘頻率運行。嚴格控制代碼大小的應用程序可以使用16位Thumb模式將代碼大小減少30%以上,同時其性能損失非常小 LPC2142中有一個10位逐次逼近型模數轉換器。其主要特點是:(1) 6個引腳復用成輸入引腳;(2)掉電模式;(3)OV ~ VREF的測量范圍通常為3V,不超過VDDA電壓;(4)每個轉換器包括一個可編程分頻器,用于將時鐘調整到逐次逼近轉換所需的4.5兆赫(較大值) 因此,10位轉換時間大于或等于4.55μ;s .(5)一個或多個輸入的突發切換模式;(6)切換可通過直接啟動、輸入跳轉或定時器匹配信號觸發;lpc2142內部還有一個硬件SPI(串行外設接口)接口。 他是一個同步、全雙工串行接口,zui大數據比特率是時鐘速率的1/8,可以配置為主或從 3.2發光二極管顯示器驅動管理芯片MC14489 MCl4489是美國摩托羅拉生產的串行接口發光二極管顯示器驅動管理芯片 只有三個輸入/輸出端口連接在其輸入端和系統的主中央處理器之間,用于接收要顯示的串行數據。 輸出端可以直接驅動七段發光二極管顯示器,也可以驅動指示燈。 MCL 4489內部集成了數據接收/解碼/掃描輸出/驅動顯示器所需的所有電路,并且只需要一個外部電流設置電阻來控制發光二極管顯示器的高亮度。 每個MC14489芯片可以以以下任何一種顯示模式顯示:5位發光二極管數字加小數點顯示;4位半數字加小數點符號顯示;顯示25個指示燈;5位半數字顯示器 芯片中的解碼器電路可以輸出7段格式數字 0 ~ 9、十六進制字母a ~ f和15個字母和符號 圖2是用單個MC14489形成5位發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動電路,因此電路設計非常簡單。 MC 14489芯片采用特殊設計技術,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.系統的軟件設計可以從熱敏電阻的溫度轉換原理的簡要描述中看出:熱敏電阻特性曲線是一條具有很大非線性的指數曲線,由于非線性處理的復雜性,可以在本文設計要求不高的情況下簡化處理。 4.1程序設計流程圖受空間限制,本文僅給出程序設計流程圖。 整個程序的流程圖如圖3所示。 4.2溫度計計算程序在公式t = t0-kvt中,系數值k是一個很小的數 為了便于計算,取擴展k值和VT的乘積,256次。K & timesvermont 美國佛蒙特州郵編區號 乘法后,只取乘積的高位8位,丟棄低位8位,就可以抵消系數值k的256倍擴展,得到正確的結果 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,電阻與溫度的關系是線性的 該溫度范圍通常被視為有效溫度范圍。 當溫度超過這個范圍時,用數碼管顯示F作為標志。 由于有效溫度范圍不超過150℃,用于溫度顯示的3位數碼管的顯示格式為:ADXXX,其中XXX為溫度值,圖2中的LED1和LED2僅顯示字符a和d,較后三個數碼管LED3、LED4和LED5顯示溫度值 5.結論利用串行接口和MCl4489管理芯片構成智能儀器的顯示驅動電路,可以大大提高系統的性價比。 本文在精度不高的情況下,將熱敏電阻的特性簡化為線性處理,用本文設計的電路測量了+10~150℃范圍內的溫度,取得了良好的效果。 在整個設計過程中應注意以下幾點:(1) LPC2142微控制器具有獨立的模擬電源引腳VDDA和USSA。為了降低噪聲和誤差概率,模擬電源和數字電源應使用10μ;h的電感是隔離的。 (2)模數轉換參考電壓Vref的選擇應滿足測量精度的要求 如果想提高模數轉換的精度,通常使用基準源芯片來提供基準電壓。 TL431是一種三端可調分流基準源,具有良好的熱穩定性和低噪聲(溫度系數為30倍;10-6/℃) 本文使用該參考芯片提供參考電壓。 (3)由于本系統采用LPC2142微控制器作為SPI主機,其P0.7引腳SSEL需要連接10kω;上拉電阻

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