基于M0的温度报警系统1.doc

目 录 第1章 系统设计分析 1 1.1 系统设计要求 1 1.2 任务和实现的功能 1 1.3 主要性能指标 1 1.4 方案的论证 1 1.5 采集电压电路的选择 1 第2章 硬件的设计 2 2.1 电源电路 2 2.2 电压采集电路 2 2.3 温度显示电路 3 2.3.1 74 HC595具有的特点 3 2.3.2 74HC595管脚图 4 2.3.3 数码显示管原理 5 2.4 M0介绍 6 2.4.1 A/D及数据采集处理 7 第3章 软件设计 9 3.1 软件实现功能 9 3.2 软件设计 9 第4章 功能测试及结果分析 10 4.1 硬件调试分析 10 4.2 测试结果分析 10 4.3 温度报警实物图 10 第5章 设计心得 11 参考文献 12 附录 13 附录一：元器件明细表 13 附录二：PT1000温度与电阻的关系 13 附录三：硬件电路原理图 14 附录四：参考程序 15 附录五：实物图 24 系统设计分析 系统设计要求 1、 以单片机、CPLD/FPGA、ARM、DSP等为核心器件，组成一个单片机数据采集系统； 2、 温度范围为0~150°C，测量精度为1°C； 3、 被测温度通过4位LED数码管显示； 4、 温度下限为80°C，上限为90°C，超过上下限温度具有报警功能。根据项目的具体要求，经过阅读思考，可对题目的具体任务、功能、技指等作出如下分析。 任务和实现的功能 实际上项目的任务就是要设计一个温度采集系统，系统的功能是用户可以随意设定某一温度，当前温度超过一定范围时可以报警，温度回到正常值停止报警，并且可动态显示当前的温度。 在控制部分，要求系统跟随动态设定的温度而报警，题目并未规定报警反应时间长短，但显然报警要快。 主要性能指标 1、温度范围为0~200°C，测量精度为1°C，可以估算到0.1°C； 2、被测温度通过前4位LED数码管显示，后4位LED数码管显示动态设定的报警温度； 3、自己可以通过键盘显示板设置报警温度； 方案的论证 经过对题目进行深入的分析和思考，可将整个系统分为以下几个部分：模拟温度传感器、A/D转换、ARM、数码显示 、温度报警部分组成 。系统框图如下（图1.1）。 数码显示 模拟温度传感器 A/D转换 ARM 温度报警 图1.1 系统结构框图 采集电压电路的选择 1、 采用差动放大原理 运放LM324正反相放大器，利用差动放大原理，对于纯粹的单向放大电路，这是足够的。但是设计匹配相关电阻以及采集后电阻及温度的关系稍显麻烦，并且电路供电是3.3V不太需要放大。 2、 简单分压电路采集 本次采用的温度传感器PT1000在0~100°C之间温度与电阻成十分良好的线性关系，故很适合采用分压原理进行测量，能够很精确的反应出温度的变化，并且电路简单。本次设计电路故采用分压原理设计。 硬件的设计 电源电路 本次项目用直流5V、3.3V稳压电源，M0工作电压在3.3V而实际电压为3.29V可以满足要求。 具体电路如下： 图2.2 电压采集电路 由于这个电路输出的是电压信号，不能直接被ARM利用，因此需经过一个A/D转换器，将电压信号转换为数字量。A/D转换器有很多类型，需要根据精度和转换速度来进行选择。本设计可采用最常用的A/D芯片之一AD0809的应用电路。也可直接选用M0上的A/D转换器，这样可以省去A/D电路的制作，简化了电路，提高了可靠性。值得注意的是ARM系列的微处理器A/D的值要小于3.3V。 温度显示电路 本次设计使用的键盘显示板主要采用74HC595芯片和数码显示管。显示电路图（图2.3）