基于LPC2142的热敏电阻温度计的设计方案

由于电子技术的飞速发展，电子元器件的性价比不断得到提高。本文采用32位的ARM7 TDMI-S微处理器核LPC2142为控制核心，利用其内部自带的A/D转换器和SPI接口来控制LED显示驱动器MC14489进行温度的实时显示。

2 热敏电阻温度的转换原理

热敏电阻是温度传感器的一种，他由仿陶瓷半导体组成。热敏电阻(NTC)不同于普通的电阻，他具有负的电阻温度特性，即当温度升高时，其电阻值减小。图1为热敏电阻的特性曲线。 热敏电阻的阻值～温度特性曲线是一条指数曲线，非线性较大，因此在使用时要进行线性化处理。线性化处理虽然能够改善热敏电阻的特性曲线，但是比较复杂。为此，在要求不高的一般应用中，常做出在一定的温度范围内温度与阻值成线性关系的假定，以简化计算。使用热敏电阻是为了感知温度，给热敏电阻通以恒定的电流，电阻两端就可测到一个电压，然后通过公式下面的公式可求得温度：



T为被测温度；T0为与热敏电阻特性有关的温度参数；K为与热敏电阻特性有关的系数；VT为热敏电阻两端的电压。

根据这一公式，如果能测得热敏电阻两端的电压，再知道参数T0和K，则可以计算出热敏电阻的环境温度，也就是被测的温度，这样就把电阻随温度的变化关系转化为电压随温度变化的关系了。数字式电阻温度计设计的主要工作，就是把热敏电阻两端电压值经过A/D转换成数字量送到单片机中，然后通过软件方法计算出温度值，再进行显示、打印等处理。

3 硬件电路设计

在电子技术迅猛发展的今天，一些功能强大的元器件价格不断下降，使其性价比不断得到提高，应用领域越来越广泛。本文就是采用32位的ARM微处理器核LPC2142代替传统的805l单片机为控制核心，进行A/D转换和温度实时显示。图2为整个系统的结构原理图。

热敏电阻NTC串联上一个普通电阻R，再接+5V电源，取RT两端电压，并送入微控制器LPC2142的AINl(P0．28引脚)通道进行A/D转换。转换启动方式以及转换通道的选择可通过设置ADC控制寄存器ADC0DR来实现。转换的结果通过一个同步、全双工串行SPI接口输出到LED显示驱动器MCl4489进行温度的实时显示。

3．1 ARM微控制器LPC2142简介

ARM 7 TDMI-S核是通用的32位微处理器核，采用冯．诺依曼结构，具有高性能和低功耗特性。ARM结构是基于精简指令集计算机(RISC)原理设计的，指令集和相关的译码机制比复杂指令集计算机要简单得多。．ARM 7 TDMI-S处理器使用流水线技术，处理和存储系统的所有部分都可以连续工作。这样，使用一个小的、廉价的处理器核就可以非常容易地实现很高的吞吐量和实时的中断响应。

LPC2142是基于一个支持实时仿真和嵌入式跟踪的3Z／16位ARM7TDMI-s CPU的微控制器，内嵌有64 kB的高速FLASH存储器和16 kB的片内SRAM。128位宽度的存储器接口和独特的加速器接口使32位代码能够在最高时钟频率下运行，对代码规模有严格控制的应用可使用16位Thumb模式将代码规模降低超过30％，而其性能的损失却很小。

LPC2142内部带有一个10位逐次逼近式A/D转换器，其主要特性为：

(1)6个引脚复用为输入脚；

(2)掉电模式；

(3)测量范围O V～Vref通常为3 V，不超过VDDA电压)；

(4)每个转换器包含一个可编程分频器，可将时钟调整至逐次逼近转换所需的4．5 MHz(最大)。这样，10位转换时间大于或等于4．55μs；

(5)一个或多个输入的突发转换模式；

(6)可选择由直接启动、输入跳变或定时器匹配信号触发转换；

LPC2142内部还拥有一个硬件SPI(Serial Peripheral Interface)接口。他是一个同步、全双工串行接口，最大数据位速率为时钟速率的1/8，可配置为主机或者从机。