基于LPC2142的熱敏電阻溫度計的設計方案

由于電子技術的飛速發展，電子元器件的性價比不斷得到提高。本文采用32位的ARM7 TDMI-S微處理器核LPC2142為控制核心，利用其內部自帶的A/D轉換器和SPI接口來控制LED顯示驅動器MC14489進行溫度的實時顯示。

2 熱敏電阻溫度的轉換原理

熱敏電阻是溫度傳感器的一種，他由仿陶瓷半導體組成。熱敏電阻(NTC)不同于普通的電阻，他具有負的電阻溫度特性，即當溫度升高時，其電阻值減小。圖1為熱敏電阻的特性曲線。 熱敏電阻的阻值～溫度特性曲線是一條指數曲線，非線性較大，因此在使用時要進行線性化處理。線性化處理雖然能夠改善熱敏電阻的特性曲線，但是比較復雜。為此，在要求不高的一般應用中，常做出在一定的溫度范圍內溫度與阻值成線性關系的假定，以簡化計算。使用熱敏電阻是為了感知溫度，給熱敏電阻通以恒定的電流，電阻兩端就可測到一個電壓，然后通過公式下面的公式可求得溫度：



T為被測溫度；T0為與熱敏電阻特性有關的溫度參數；K為與熱敏電阻特性有關的系數；VT為熱敏電阻兩端的電壓。

根據這一公式，如果能測得熱敏電阻兩端的電壓，再知道參數T0和K，則可以計算出熱敏電阻的環境溫度，也就是被測的溫度，這樣就把電阻隨溫度的變化關系轉化為電壓隨溫度變化的關系了。數字式電阻溫度計設計的主要工作，就是把熱敏電阻兩端電壓值經過A/D轉換成數字量送到單片機中，然后通過軟件方法計算出溫度值，再進行顯示、打印等處理。

3 硬件電路設計

在電子技術迅猛發展的今天，一些功能強大的元器件價格不斷下降，使其性價比不斷得到提高，應用領域越來越廣泛。本文就是采用32位的ARM微處理器核LPC2142代替傳統的805l單片機為控制核心，進行A/D轉換和溫度實時顯示。圖2為整個系統的結構原理圖。

熱敏電阻NTC串聯上一個普通電阻R，再接+5V電源，取RT兩端電壓，并送入微控制器LPC2142的AINl(P0．28引腳)通道進行A/D轉換。轉換啟動方式以及轉換通道的選擇可通過設置ADC控制寄存器ADC0DR來實現。轉換的結果通過一個同步、全雙工串行SPI接口輸出到LED顯示驅動器MCl4489進行溫度的實時顯示。

3．1 ARM微控制器LPC2142簡介

ARM 7 TDMI-S核是通用的32位微處理器核，采用馮．諾依曼結構，具有高性能和低功耗特性。ARM結構是基于精簡指令集計算機(RISC)原理設計的，指令集和相關的譯碼機制比復雜指令集計算機要簡單得多。．ARM 7 TDMI-S處理器使用流水線技術，處理和存儲系統的所有部分都可以連續工作。這樣，使用一個小的、廉價的處理器核就可以非常容易地實現很高的吞吐量和實時的中斷響應。

LPC2142是基于一個支持實時仿真和嵌入式跟蹤的3Z／16位ARM7TDMI-s CPU的微控制器，內嵌有64 kB的高速FLASH存儲器和16 kB的片內SRAM。128位寬度的存儲器接口和獨特的加速器接口使32位代碼能夠在最高時鐘頻率下運行，對代碼規模有嚴格控制的應用可使用16位Thumb模式將代碼規模降低超過30％，而其性能的損失卻很小。

LPC2142內部帶有一個10位逐次逼近式A/D轉換器，其主要特性為：

(1)6個引腳復用為輸入腳；

(2)掉電模式；

(3)測量范圍O V～Vref通常為3 V，不超過VDDA電壓)；

(4)每個轉換器包含一個可編程分頻器，可將時鐘調整至逐次逼近轉換所需的4．5 MHz(最大)。這樣，10位轉換時間大于或等于4．55μs；

(5)一個或多個輸入的突發轉換模式；

(6)可選擇由直接啟動、輸入跳變或定時器匹配信號觸發轉換；

LPC2142內部還擁有一個硬件SPI(Serial Peripheral Interface)接口。他是一個同步、全雙工串行接口，最大數據位速率為時鐘速率的1/8，可配置為主機或者從機。