基于ARM微处理器LPC2148的LED温度显示器设计

冯若晔 ， 沈大伟， 祖静

（中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室， 山西 太原 030051）

0 引言

随着工农业生产的日益发展，温度测量逐渐被人们所关注，对于温度的合理调节和控制，对于对温度要求较高的生产环境显得至关重要。本文采用LPC2148作为主要处理器，它具有超小LQFP64封装的32位ARM7TDMI-S微控制器。40KB的片内RAM和512KB的片内FLASH程序存储器。LPC2148具有丰富的I/O口并且I/O口的复用功能使设计更加灵活。

1 硬件设计

LED温度显示器硬件模块主要包括：模拟信号处理电路、ARM微处理器电路、CPLD逻辑控制电路和LED显示电路，其总体结构如图1所示。

图1 总体原理图

1.1 模拟信号处理电路

模拟信号经温度传感器被转换成电压信号之后，在被送入A/D转换器之前，需要将此电压信号进行放大和滤波，使其成为适合A/D转化的电压信号。本设计中采用INA128和OPA340来实现放大的作用使用低通滤波器进行滤波以消除干扰信号。INA128为精密低功耗仪表放大器，通过R1进行放大倍数的调节。OPA340为运算放大，两者结合使放大倍数达到理想值。

1.2 ARM微处理器电路

LPC2148自带2个10位逐次逼近模/数转换器（ADC0和ADC1）,测量范围为0V～VREF，10位转换时间大于或等于2.44μs。AD0.7:6，AD0.4:1，AD1.7:0,为模拟输入。VREF为A/D模块参考电压。VDDA和VSSA为模拟电源和地。

1.3 CPLD逻辑控制电路

本设计采用CPLD（XCR3128）进行逻辑控制。XCR3128具有丰富的I/O口，通过内部逻辑设计，来控制4个LED的显示。通过XCR3128将ARM的I/O进行扩展到达控制7段LED的目的。ARM微处理器的数据经CPLD进行串并转换后由LED进行逐位显示。通过扩展I/O的方式来驱动LED有其绝对的优点：（1）ARM微处理器不需要反复扫描，只需当LED的输出值改变的时候才通过GPIO来更新LED显示，这样就节省了处理器的时间。（2）每一段LED显示段都有一个I/O来控制，因此不需要过大的电流做驱动。

2 软件设计

软件部分包括A/D转换C语言编程、CPLD逻辑实现和LED显示输出编程，软件框图如图2所示。

2.1 A/D实现

本设计中模拟电压的的输入口选择的是A/D1.6，选用最大10位转换精度，设置全局变量用来存放所得的温度值degree。

Viod cadegree ( )

{

double voltage;

AD1CR= (1<<6) | (Fplck/100000-1)<<8) |(0<<16) | (0<<17) | (1<<21) | (1<<24) ;

//选择A/D转换通道，转换时钟为1MHZ，使用11个时钟转换，启动A/D转换

While（（AD1DR& ( (unsigned int)1<<31)）==0）

//等待转换结束

votage=2.5*((double) ((AD1DR>>6)&0x3FF))

degree= (int) (votage*100000000/Res);// 通过压降和温度的转换关系得到当前的温度值。

2.2 CPLD逻辑实现

CPLD主要实现I/O的扩展及4位LED的显示。通过逻辑设计达到将数据串并转换的目的，以此来控制每一个LED位的数据显示。

2.3 LED显示输出

viod playLED(int degree)

int i;

int bit4=degree/1000; //得到温度的百位数值

int bit3=(degree%1000)/100; //得到温度的十位数值

int bit2=(degree%100)/10; //得到温度的个位数值

int bit1=degree%10; //得到温度的小数位数值

for（i=7;i>=0;i--）//更新各个位的显示

{.....

}

图2 总体流程图

2.4 仿真结果

图3为CPLD串联并的仿真结果。经过仿真可以明确程序在理论上可顺利通过。因此CPLD对各位LED的显示控制作用可以完成。

图3 Modelsim环境下仿真图

3 总结

本设计采用LPC2148是基于它的内部资源丰富，低功耗，低成本，存储量大等优点作为出发点，可以利用其内部自带的A/D转换模块，同时其内部的Flash可达512KB，该温度显示器适用于生产生活等各个领域测量范围-20°C～100°C（由所选的温度传感器决定），测量精度为0.1°C，应用范围十分广阔，并且操作简单，显示直观。因此有着很高的实用价值。

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