基于LPC1768的電壓檢測系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

蔡晨

摘 要 本系統(tǒng)運用Cortex-M3系列l(wèi)pc1768芯片微控制器實現(xiàn)對外部送入電壓的測量。該系統(tǒng)可以精確地檢測到外部的一個待測電壓值，并通過TFT彩色LCD模塊顯示出其值。把待檢測的電壓送入lpc1768芯片AD輸入通道，經(jīng)過AD轉換并通過處理，最后在TFT彩色LCD模塊上顯示其電壓值，當電壓超過一定的數(shù)值時，就會報警；并通過串口發(fā)送到電腦上，在電腦顯示其電壓值，實現(xiàn)簡便、方便快捷、精確度高。

關鍵詞 嵌入式lpc1768芯片 電壓檢測 LCD模塊 串口通訊

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A

LPC1768-based Voltage Detection System Design and Implementation

CAI Chen

（Liuzhou Railway Vocational and Technical College Adult Education Branch， Liuzhou， Guangxi 545007）

Abstract This system uses the Cortex-M3 series lpc1768 chip microcontrollers into external voltage measurement. The system can accurately detect an external voltage measured value， and a color TFT LCD module by the value shown. The voltage to be detected is input into the AD lpc1768 chip channels， and by processing through AD conversion， the final voltage value displayed on a color TFT LCD module when the voltage exceeds a certain value， will alarm； transmitted to the computer through the serial port and on the computer display its voltage to achieve simple， convenient， high accuracy.

Key words embedded Lpc1768 chip； voltage detection； LCD module； serial communication

1 系統(tǒng)總體框架

設計應用到LPC1768內部的AD轉換器對外部的電壓進行采集，并把檢測結果顯示在顯示屏上，當檢測值超過設定值就進行報警，還可以把檢測結果通過串口發(fā)送到電腦上顯示。因此，電路主要由電壓模擬量輸入電路、串口模塊、顯示模塊、按鍵模塊、報警模塊等組成。具體如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)基本結構圖

2 Cortex-M3 系列 lpc1768微控制器

Cortex-M3 系列l(wèi)pc1768 微控制器的工作頻率可達100MHz，CPU具有3 級流水線和哈佛結構，具備獨立的本地指令和數(shù)據(jù)總線以及用于外設的稍微低性能的第三條總線，內置了嵌套的向量中斷控制器（NVIC ），外設豐富，具有ISP和IAP功能，工作電壓低。包含高達512KB 片上Flash 程序存儲器。把增強型的Flash 存儲加速器和Flash 存儲器在CPU 本地代碼/數(shù)據(jù)總線上的位置進行整合，則Flash 可提供高性能的代碼。

3 電路硬件設計

3.1 電源供電設計

本設計采用兩種方式供電：一是通過外接+5V電源供電，另一種使用USB供電。5V電源輸入 1117-3.3以獲得 3.3V電源，給系統(tǒng)供電。

3.2 報警電路

報警電路采用了三極管8550和LED、蜂鳴器組成的聲光報警。當LPC1768處理器的引腳輸出低電平時，三極管8550導通，接在發(fā)射極上的LED點亮，并且蜂鳴發(fā)出報警聲音。

3.3 LCD液晶顯示模塊

液晶顯示模塊采用的是240？20的彩色液晶顯示器，可以顯示漢字、圖片和數(shù)字，界面更加直觀、生動?？紤]到觸摸功能，因此采用的是2.8寸彩屏觸摸模塊。

3.4 串口通訊電路

Max3232是工作在3.3V的RS232電平轉換芯片，內部有2組串口轉換電路，系統(tǒng)采用LPC1768 的串口 0 和串口 2 。串口0是用于ISP編程，串口2是用于傳輸數(shù)據(jù)。

4 軟件設計

系統(tǒng)軟件由電壓檢測程序、顯示程序、報警程序等組成。電壓檢測程序負責檢測外部電壓，顯示程序主要是將檢測的電壓值顯示在顯示屏上。報警程序主要是當檢測電壓值超過設定值進行報警。主要工作過程是：系統(tǒng)上電后，按鍵按下，系統(tǒng)正常工作，并開始檢測到當前的電壓值，電壓值經(jīng)過芯片內部AD轉換處理后，在液晶屏顯示出來，并可通過串口與電腦連接把檢測到的電壓值發(fā)送到電腦并顯示其值?？梢哉{節(jié)電位器使電壓值變化。當電壓值大于等于設定值時，發(fā)生報警，揚聲器響。

4.1 系統(tǒng)的主程序

當產(chǎn)品通電后，液晶顯示屏上顯示相關的信息，點擊觸摸屏上的“啟動”按鍵，系統(tǒng)就開始采集外部電壓，電壓經(jīng)過AD轉換后，送處LPC1768處理器進行數(shù)學運算和處理，把計算的電壓值在LCD液晶顯示屏上顯示，數(shù)據(jù)也會將通過串口傳送室PC機上的采集軟件中保存。實時采集的電壓值小于設定的上限數(shù)據(jù)時，蜂鳴器不響、LED不亮，系統(tǒng)正常。當電壓值超過設定的上限數(shù)據(jù)時，LED閃爍，同時揚聲器報警。此時，可以點擊觸摸屏上的“停止”按鍵，系統(tǒng)停止工作，此時液晶顯示屏上的數(shù)據(jù)不再發(fā)生變化。

4.2 AD轉換數(shù)據(jù)采集程序

AD轉換器需要正確配置內部的寄存器。當給指定信號后才能接受外部輸入的電壓，在一定脈沖頻率下進行轉換， 當檢測到轉換結束停止ADC轉換， 接著把數(shù)據(jù)送入處理器進行處理。為了減少數(shù)據(jù)的誤差，通常采取采集數(shù)次數(shù)據(jù)結果取平均值作為采集結果。

4.3 液晶顯示程序

液晶顯示主要是為把采集和處理后的數(shù)據(jù)在顯示屏的指定位置上顯示，增加直觀的效果。液晶顯示程序主要包括液晶初始化、字符轉換、結果顯示幾個組成部分。液晶初始化主要是配置液晶的寄存器，通常有工作方式、顯示模式等；字符轉換轉換主要是把需要顯示的結果轉換成液晶顯示的固定格式；結果顯示是把數(shù)據(jù)在固定的位置顯示。

5 測試結果

把編寫好的程序編譯好下載系統(tǒng)中，按下開始鍵觀察LCD屏上顯示的電壓值，用萬用表測待測電壓的兩端，調節(jié)電位器并觀察萬用表和LCD屏上的電壓值。開發(fā)板通過串口與電腦連接把檢測到的電壓發(fā)送到電腦上，觀察電腦上顯示的電壓值。采樣電壓是0000mv，0500 mv，2250 mv，2460 mv，5000 mv時，顯示電壓值分別為：0000 mv、0500 mv、2250 mv、2460 mv、3300 mv。由于系統(tǒng)工作的電壓是3.3V，所以當檢測最大顯示電壓值得為3300mv。使用串口調試助手可以接收到發(fā)送回來的電壓值，具體如圖2所示。

圖2 串口通信PC顯示圖

參考文獻

[1] 周立功，張華等.深入淺出ARM7—LPC213x/214x.北京：北京航空航天大學出版社，2005.

[2] 潘松，黃繼業(yè).EDA 技術與VHDL.北京：清華大學出版社，2005.