基于ARM7的温度控制器设计.doc

1、基于 ARM7的温度控制器的设计 学院： 电气学院 班级： 11自一 _ 姓名： 杜康 _ 学号： 11020505 指导老师： 王崴 基于 ARM7 的温度控制器的设计 2 目录 一、简介 . 4 1.单片机的发展历程 . 4 2.stm32系列单片 机 . 4 3.DS18B20 温度传感器 . 5 二、总体方案设计 . 7 1.主要功能 . 7 2.设计要求 . 7 三、最小系统的设计 . 7 1.唤醒电路 . 8 2.晶振延时电路及复位电路 . 8 四、系统硬件分析与设计 . 9 1.系统框图 . 9 2.各模块电路图 .10 3.元器件 .11 (1)Stm32F103RBT6 32

2、 位单片机 .11 (2)TFTLCD 液晶 .12 (3)其他元器件 .13 五、系统软件程序设计 .13 基于 ARM7 的温度控制器的设计 3 1.按键控制子流程图 .14 2.TFTLCD 显示子流程图 .15 3.主流程图 .16 六、仿真与调试 .17 1.软 件调试 .17 2.下载代码，软硬件联调 .18 七、个人总结 .20 八、参考文献 .21 九、附录 .22 1.系统电路原理图 .22 2.程序清单 .23 基于 ARM7 的温度控制器的设计 4 一、简介 1.单片机的发展历程 典型的微型计算机包括运算器、控制器、存储器、 I/O 接口四个基本组成部分。如果在一块芯片上

3、，集成了一台微型计算机的四个基本组成部分，这种芯片就被称为单片微型计算机（ Single Chip Microcomputer），简称单片机。 单片机具有体积小、功能强、应用面广等优点，目前正以前所未见的速度取代着传统电子线路构 成的经典系统，蚕食着传统数字电路与模拟电路固有的领地。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。 世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机，从 8 位、 16 位到 32 位，数不胜数，应有尽有，有与主流 C51 系列兼容的，也有不兼容的，但它们各具特色，互成互补 。 纵观单片机的发展过程，可以 看出 单片机的发展 普遍呈现 微型单片化 、 低

4、功耗 CMOS 化 、 主流与多品种共存 的趋势。九十年代以后，单片机在结构上采用双 CPU 或内部流水线， CPU位数有 8 位、 16 位、 32 位，时钟频率高达 20MHZ，片内带有 PWM 输出、监视 定时器 WDT、可编程计数器阵列 PCA、 DMA 传输、调制解调器等。芯片向高度集成化、低功耗方向的发展，使得单片机在大量数据的实时处理、高级通信系统、数字信号处理、复杂工业过程控制、高级机器人以及局域网等方面得到大量应用。 2.stm32系列单片机 传统的单片机（如 51）使用的是 复杂指令集 （ CISC)，且不具备指 令流水线 ； ARM 使用的是精简指令集 (RISC)， 而

5、且使用了 三级流水线。基于 ARM7 的温度控制器的设计 5 这使得 ARM 的制造成本和运行效率相对 51有着明显的优势。 传统的单片机一般都是 8 位机。随着 信息量 的增加，我们会越来越多的需要处理超过 8 位以上的数据。以 32bit 数据的加减法为例， 51 需要多次处理，而在 ARM 中只需要 1个指令 即可。 基于 ARM 内核的芯片种类越来越多，器外围接口（ UART/SPI/IIC/USB/CAN/BUS/LCDC),内部一般都加入了 DMA，进一步提升了性能。给用户提供了很大的选择空间 。典型的如 stm32系列单片机。 stm32系列 32ARM 单片机重塑了微控制器市场

6、，克服了应用 32 位系统的所有障碍，是第一个由半导体厂商提供的基于 ARM COTEX M3 的为控制器系列。 Stm32 系列单片机为微控制器的用户带来了全新的自由度。它 拥有先进的性能，出色的功耗效率，一流的外设，最大化的集成度，最佳的代码紧凑性，大范围的存储容量选择，最佳的工具与软件平台。 3.DS18B20温度传感器 DS18B20 是由 DALLAS 半 导 体公司推出的一种的“ 一线总线”接口的温度 传 感器。与 传 统 的 热 敏 电 阻等 测 温元件相比，它是一种新型的体 积 小、适用 电压宽 、与微 处 理器接口 简单 的 数字化温度 传 感器。一 线总线结 构具有 简洁

7、且 经济 的特点，可使用 户轻 松地 组 建 传 感器网络 ， 从而 为测 量系 统 的构建引入全新概念， 测 量温度范 围为-55+125 ，精度 为 0 5。 现场 温 度直接以“一 线总线 ”的数字方式 传输 ，大大提高了系 统 的抗干 扰 性。它能直接 读 出被 测 温度， 并且可根据 实际 要求通 过简单 的 编 程 实现 9l2 位的数字 值读 数方式。它工作在 3 5 5 V 的 电 压 范 围 ，采用多种封装形式，从而使基于 ARM7 的温度控制器的设计 6 系 统设计 灵活、方便， 设 定分辨率及用 户设 定的 报 警温度 存 储 在 EEPROM 中，掉 电 后依然保存。其

8、内部 结 构 见 下 图 ： 图 1.1 DS18B20 内部结构图 ROM 中的 64 位序列号 是 出厂前被光 记 好的 ， 它可以看作是 该 DS18B20 的 地 址序列 码 ， 每 DS18B20 的 64 位序列 号 均不相同 。 64 位 ROM 的 排列是 ： 前 8 位是 产 品 家 族 码 ， 接着 48 位是 DS18B20 的序列号，最后 8 位是 前 面 56 位的 循 环 冗余校 验码 (CRC=X8+X5 +X4 +1)。 ROM 作 用是使每一个 DS18B20 都各不相同， 这样 就可 实现 一根 总线 上挂接多个 。 所有的单总线器件要求采用严格的信号时序，

9、以保证数据的完整性。 DS18B20 共有 6 种信 号类型：复位脉冲、应答高温触发器 TH 存储器与控制逻辑 64位ROM和单线接口 高速缓存 温度传感器 低温触发器 TL 配置寄存器 八位 CRC 发生器 I/O VDD 基于 ARM7 的温度控制器的设计 7 脉冲、写 0、写 1、读 0 和读 1。所有这些信号，除了应答脉冲以外， 都 由主机发出同步信号。并且发送所有的命令和数据都是字节的低位在前。 DS18B20 的典型 温度读取过程为：复位 ， 发 SKIP ROM 命令（ 0XCC） ， 发开始转换命令（ 0X44） ， 延时 ， 复 位 ， 发送 SKIP ，ROM 命令（ 0X

10、CC）， 发读存储器命令（ 0XBE） ， 连续读出两个字节数据(即 温度 )-结束。 二、总体方案设计 1.主要功能 功能实现开机后能够检测到当前环境温度并实时送到 LCD 液晶屏上显示出来，按升温按键， 电机正转 ；按降温按键， 电机反转 。 LED 指示灯不断闪烁，表明单片机正在执行当前程序。 2.设 计要求 开机的时候先检测是否有 DS18B20 存在，如果没有，则提示错误。 当检测到 DS18B20 之后才开始读取 当前环境 温度并显示在 LCD 上，如果发现了 DS18B20，则程 序每隔 200ms 左右读取一次数据，并把温度显示在 LCD 上 。按下相应按键，可以 控制电机正转

11、或反转 。 三、最小系统的设计 1.唤醒电路 基于 ARM7 的温度控制器的设计 8 图 1.2 唤醒电路的设计 按下 WK_UP按键，即可实现唤醒控制器开始工作。 2.晶振延时电路 及复位电路 图 1.3 晶振延时电路 图 1.4 复位电路 Y1、 Y2、 C3、 C4、 C5、 C6、 R4 等共同构成了外部 振荡 电路， Y1 选择32.768KHz， Y2 选择 8MHz, C3、 C4、 C5、 C6均取 22pF。 复位 信号从单片机 的 NRST 引脚 输入 ，按下复位键，即可使单片机复位 。 复位操作有上电复位和手动复位两种，本次采用手动复位电路。 四、系统硬件分析与设计 1.系统框图 基于 ARM7 的温度控制器的设计 9 图 1.5 系统总体框图 2.各模块电路图 1) 温度检测模块 图 1.6 基于 DS18B20 的温度检测模块电路 2) 按键控制模块 DS18B20 数字温度传感器 STM32F103RBT6 32 位单片机 按键控制 TFTLCD 液晶显示屏 LED 指示灯 复位电路 基于 ARM7 的温度控制器的设计 10 图 1.7 按键控制模块电路 3) 液晶显示模块 图 1.8 TFTLCD 液晶显示模块电路 4) LED 指示灯 图 1.9 LED 指示灯模块电路