基于ARM7和数字温度传感器的多点测温系统设计

　　1引言

　　温度检测是现代检测技术的重要组成部分，在保证产品质量、节约能源和安全生产等方面起着关键的作用。传统的温度检测是基于模拟传感。模拟信号易受干扰，不稳定、价格高、体积大。随着科学技术的发展，由单片集成电路构成的温度传感器的种类越来越多，测量的精度越来越高，数字温度传感器具有价格低、精度高、适于微型封装、能工作在宽温度范围内等优点。在很多应用中，数字温度传感器正开始替代传统的模拟温度传感器，如 DSl8B20、DS18B21 和DS16B20 等。本文提出了一种基于 DSl8B20 数字化传感器的温度采集系统。

　　2 系统硬件设计

　　多点测温系统通过键盘设置，利用数字温度传感器 DS18B20 检测不同环境、不同要求下的各点或多点的温度，然后 LPC2114 读取温度值, 通过 USB 接口将数据传输给上位机，在上位机的显示界面上显示，以提示相关人员对所检测的环境作出相应措施。

　　本系统由 ARM 处理器模块、LCD 显示键盘设置模块、n 个 DS18B20 组成的测温模块、USB 通行模块组成。本系统结构如图 1 所示。

　　2.1 LPC2114 处理器模块

　　ARM处理器包括ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10E、Secur Core、Intel 的 Xscale、StrongARM 等几个系列。

　　本系统选用 Philips 公司的 ARM7TDMI-S 核 ARM微处理器LPC2114。这款处理器有较小的 64 引脚LQFP封装，极低的功耗和极小的体积。它具有 16kb 静态RAM、128kb 片内 Flash、4 路 10 位 ADC、多个内部中断、2 个 32 位定时器、6 路输出的 PWM 单元等片上资源，特别适用于工业控制和医疗系统等。本设计选用它，能够满足小型化、低功耗、低成本的要求。

　　2.2 温度检测模块

　　DS18B20 是 DALLAS 公司生产的一线式数字温度传感器，主要由 4 部分组成：64 位 ROM、温度传感器、高低温度报警触发器 TH 和 TL、配置寄存器。与其它温度传感器相比，它具有以下特性，使其非常适于远距离多点温度检测系统。

　　(1)具有 3 引脚 TO-92 小体积封装形式;

　　(2)温度测量范围为-55~+125℃, 可编程为 9~12位 A/D 转换精度，测温分辨率可达 0.0625℃，被测温度用符号扩展的 16 位数字量方式串行输出;

　　(3)其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生;

　　(4) 多个 DS18B20 可以并联到 3 根或 2 根线上，CPU 只需 1 根端口线就能与诸多 DS18B20 通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。

　　2.3 键盘设置模块

　　DS18B20 具有一个配置寄存器，为了满足测温的灵活性并出于安全性的考虑，需要在不同的场合根据不同的需要对这几个寄存器进行配置。R1、R0 决定温度转换的精度位数：R1R0=“00”，9 位精度，最大转换时间为 93.75ms;R1R0=“01”，10 位精度，最大转换时间为 187.5ms;R1R0=“10”，11 位精度，最大转换时间为 375ms;R1R0=“11”，12 位精度，最大转换时间为 750ms;未编程时默认为 12 位精度。可以根据不同的要求通过键盘操作来改变精度的位数，以求得在准确度和转换速度之间的一个折中点。