溫度報警系統(tǒng)完整軟硬件設(shè)計

　　1 總體設(shè)計方案

　　隨著人們生活水平的不斷提高,單片機控制無疑是人們追求的目標之一，它所給人帶來的方便也是不可否定的，其中溫度報警系統(tǒng)就是一個典型的例子，但人們對它的要求越來越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設(shè)施就需要從數(shù)單片機技術(shù)入手，一切向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。

　　該設(shè)計采用的溫度報警系統(tǒng)與傳統(tǒng)的系統(tǒng)相比，方便閱讀溫度測量值，溫度測量精度，溫度數(shù)字顯示輸出范圍廣，同時可以通過發(fā)送射頻信號實現(xiàn)遠程監(jiān)控。設(shè)計利用單片機Cerebot 32MX4，溫度傳感器PMODTMP，共陰極，8位串行數(shù)據(jù)的數(shù)字傳輸，以LED來實現(xiàn)溫度顯示，可同時滿足上述要求。另外，考慮到現(xiàn)實中可能需要遠程獲取信息，該系統(tǒng)添加了射頻發(fā)送模塊，提供了遠程監(jiān)控的能力。

　　1.1 總體設(shè)計框圖

　　系統(tǒng)總體設(shè)計方案：溫度計電路設(shè)計總體設(shè)計方框圖如圖1所示，控制器采用Cerebot 32MX4，溫度傳感器采用PmodTMP，報警器采用PmodSPKR1(1W揚聲器模塊板)，LED顯示器采用PmodCLS(字符LCD串行接口模塊)，射頻信號發(fā)送采用PmodRF1(無線電收發(fā)器)。

　　1.2 主控制器

　　Cerebot 32MX4對于機器人項目的學(xué)生和業(yè)余愛好者是一個有用的嵌入式控制工具。其多功能的設(shè)計和可編程特性可以讓您訪問眾多的微控制器外圍設(shè)備和設(shè)計多種用途的方案。此開發(fā)板有許多的I / O連接器和電源供應(yīng)方案。

　　Cerebot 32MX4與Microchip MPLAB共同合作，開發(fā)環(huán)境支持在MPLAB下的編程和調(diào)試。Cerebot 32MX4提供了多個連接外圍設(shè)備的接口。它有九個連接器用于連接Digilent的Pmod™外設(shè)模塊。 Digilent的周邊模塊包括H橋，數(shù)模轉(zhuǎn)換器，揚聲器放大器，開關(guān)，按鈕，指示燈，以及轉(zhuǎn)換器，方便連接到RS232，接線端子，BNC接頭插孔，伺服電機等。

　　其特點包括：

　　•一種PIC32 MX460F512L微控制器

　　•支持Microchip MPLAB下的編程和調(diào)試開發(fā)環(huán)境

　　•九個Pmod Digilent的連接器外設(shè)模塊板

　　•八個愛好RC伺服連接器

　　•USB 2.0設(shè)備，主機和OTG支持

　　•兩個按鈕

　　•四個LED

　　•多種電源選擇，包括USB供電

　　•ESD保護和短路保護所有I / O引腳。

　　•512KB的閃存

　　•內(nèi)部32KB的SRAM存儲器

　　•兼容USB 2.0全速上的-移動(OTG)控制器，專用DMA通信

　　•兩個串行(SPI)的外設(shè)接口

　　•兩個UART串行接口

　　•2個I2C串行接口

　　•5個16位定時器/計數(shù)器

　　•五個定時器捕捉輸入

　　•五個比較/ PWM輸出

　　•16個10位模擬輸入

　　•兩個模擬比較器

　1.3 溫度傳感器介紹

　　PmodTMP是一個接口板半導(dǎo)體PMODTMP三線數(shù)字溫度計和恒溫器。該PMODTMP可用于需要精確測量環(huán)境溫度讀數(shù)的項目。[!--empirenews.page--]

　　其特點包括：

　　•達拉斯半導(dǎo)體集成電路PMODTMP

　　•6針接頭，6針連接器

　　•可編程恒溫器輸出

　　•低功耗

　　•± 0.5 º C從0℃至+70 º C的精度

　　•-55 º C至+125 º C范圍內(nèi)

　　•小尺寸(0.80“× 0.80”)

　　•一個簡單的3線接口

　　1.3.1 功能描述

　　PmodTMP可以被用作一個可配置精度的溫度計或作為可編程獨立溫控器，輸出TH，TL和 TC表示環(huán)境溫度超過任何的預(yù)編程閾值。

　　在板上的PMODTMP配有可編程的EEPROM存儲設(shè)備的配置設(shè)置。PmodTMP和主板之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)尿?qū)動，在PMODTMP數(shù)據(jù)手冊中描述?！　?/p>

　　1.4 LED顯示器簡介

　　在本系統(tǒng)中，采用PmodCLS——字符LCD串行接口作為顯示器，用于溫度的顯示。PmodCLS模塊可用于顯示在程序開發(fā)過程中重要的調(diào)試信息，或作為已完成設(shè)計的用戶界面。該模塊非常適合于在Digilent嵌入式控制開發(fā)板上的項目。

　　　1.5 射頻信號發(fā)送模塊簡介

　　本系統(tǒng)采用PmodRF1來設(shè)計射頻發(fā)送模塊。PmodRF1是一個無線電收發(fā)器，它能夠有選擇的在以下區(qū)域內(nèi)進行配置操作：北美ISM頻段的902MHz到928MHz、歐洲SRD頻段的863MHz到870MHz或中國WPAN頻段的779MHz到787MHz。這樣可以確保來自世界各地的用戶，放心安全的將其應(yīng)用于無線通信的項目中。 該PmodRF1集成了Atmel AT86RF212，一個功耗低、范圍廣的無線電收發(fā)器。通過Atmel的合作伙伴，Meshnetics公司，獨立驗證了收發(fā)器在6公里范圍內(nèi)的通信能力，但有效的范圍將取決于多種因素，如天線的選擇，視線和其他環(huán)境障礙。 該模塊也具有一個SMA連接器，它允許用戶選擇最適合他們應(yīng)用的通信天線。

　　1.6 報警器簡介

　　本系統(tǒng)使用PmodSPKR1——1W揚聲器模塊板作為報警器。由于外圍模塊沒有蜂鳴器，故采用該模塊。

　　　　2 系統(tǒng)算法

　　2.1 計算溫度子程序

　　計算溫度子程序?qū)AM中讀取值進行BCD碼的轉(zhuǎn)換運算，并進行溫度值正負的判定，其程序流程圖如圖10所示。