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摘 要 本系统运用Cortex-M3系列lpc1768芯片微控制器实现对外部送入电压的测量。该系统可以精确地检测到外部的一个待测电压值，并通过TFT彩色LCD模块显示出其值。把待检测的电压送入lpc1768芯片AD输入通道，经过AD转换并通过处理，最后在TFT彩色LCD模块上显示其电压值，当电压超过一定的数值时，就会报警；并通过串口发送到电脑上，在电脑显示其电压值，实现简便、方便快捷、精确度高。
关键词 嵌入式lpc1768芯片 电压检测 LCD模块 串口通讯
中图分类号：TP393 文献标识码：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 系统总体框架
设计应用到LPC1768内部的AD转换器对外部的电压进行采集，并把检测结果显示在显示屏上，当检测值超过设定值就进行报警，还可以把检测结果通过串口发送到电脑上显示。因此，电路主要由电压模拟量输入电路、串口模块、显示模块、按键模块、报警模块等组成。具体如图1所示。
图1 系统基本结构图
2 Cortex-M3 系列 lpc1768微控制器
Cortex-M3 系列lpc1768 微控制器的工作频率可达100MHz，CPU具有3 级流水线和哈佛结构，具备独立的本地指令和数据总线以及用于外设的稍微低性能的第三条总线，内置了嵌套的向量中断控制器（NVIC ），外设丰富，具有ISP和IAP功能，工作电压低。包含高达512KB 片上Flash 程序存储器。把增强型的Flash 存储加速器和Flash 存储器在CPU 本地代码/数据总线上的位置进行整合，则Flash 可提供高性能的代码。
3 电路硬件设计
3.1 电源供电设计
本设计采用两种方式供电：一是通过外接+5V电源供电，另一种使用USB供电。5V电源输入 1117-3.3以获得 3.3V电源，给系统供电。
3.2 报警电路
报警电路采用了三极管8550和LED、蜂鸣器组成的声光报警。当LPC1768处理器的引脚输出低电平时，三极管8550导通，接在发射极上的LED点亮，并且蜂鸣发出报警声音。
3.3 LCD液晶显示模块
液晶显示模块采用的是240€？20的彩色液晶显示器，可以显示汉字、图片和数字，界面更加直观、生动。考虑到触摸功能，因此采用的是2.8寸彩屏触摸模块。
3.4 串口通讯电路
Max3232是工作在3.3V的RS232电平转换芯片，内部有2组串口转换电路，系统采用LPC1768 的串口 0 和串口 2 。串口0是用于ISP编程，串口2是用于传输数据。
4 软件设计
系统软件由电压检测程序、显示程序、报警程序等组成。电压检测程序负责检测外部电压，显示程序主要是将检测的电压值显示在显示屏上。报警程序主要是当检测电压值超过设定值进行报警。主要工作过程是：系统上电后，按键按下，系统正常工作，并开始检测到当前的电压值，电压值经过芯片内部AD转换处理后，在液晶屏显示出来，并可通过串口与电脑连接把检测到的电压值发送到电脑并显示其值。可以调节电位器使电压值变化。当电压值大于等于设定值时，发生报警，扬声器响。
4.1 系统的主程序
当产品通电后，液晶显示屏上显示相关的信息，点击触摸屏上的“启动”按键，系统就开始采集外部电压，电压经过AD转换后，送处LPC1768处理器进行数学运算和处理，把计算的电压值在LCD液晶显示屏上显示，数据也会将通过串口传送室PC机上的采集软件中保存。实时采集的电压值小于设定的上限数据时，蜂鸣器不响、LED不亮，系统正常。当电压值超过设定的上限数据时，LED闪烁，同时扬声器报警。此时，可以点击触摸屏上的“停止”按键，系统停止工作，此时液晶显示屏上的数据不再发生变化。
4.2 AD转换数据采集程序
AD转换器需要正确配置内部的寄存器。当给指定信号后才能接受外部输入的电压，在一定脉冲频率下进行转换， 当检测到转换结束停止ADC转换， 接着把数据送入处理器进行处理。为了减少数据的误差，通常采取采集数次数据结果取平均值作为采集结果。
4.3 液晶显示程序
液晶显示主要是为把采集和处理后的数据在显示屏的指定位置上显示，增加直观的效果。液晶显示程序主要包括液晶初始化、字符转换、结果显示几个组成部分。液晶初始化主要是配置液晶的寄存器，通常有工作方式、显示模式等；字符转换转换主要是把需要显示的结果转换成液晶显示的固定格式；结果显示是把数据在固定的位置显示。
5 测试结果
把编写好的程序编译好下载系统中，按下开始键观察LCD屏上显示的电压值，用万用表测待测电压的两端，调节电位器并观察万用表和LCD屏上的电压值。开发板通过串口与电脑连接把检测到的电压发送到电脑上，观察电脑上显示的电压值。采样电压是0000mv，0500 mv，2250 mv，2460 mv，5000 mv时，显示电压值分别为：0000 mv、0500 mv、2250 mv、2460 mv、3300 mv。由于系统工作的电压是3.3V，所以当检测最大显示电压值得为3300mv。使用串口调试助手可以接收到发送回来的电压值，具体如图2所示。
图2 串口通信PC显示图
参考文献
[1] 周立功，张华等.深入浅出ARM7—LPC213x/214x.北京：北京航空航天大学出版社，2005.
[2] 潘松，黄继业.EDA 技术与VHDL.北京：清华大学出版社，2005.
关键词 嵌入式lpc1768芯片 电压检测 LCD模块 串口通讯
中图分类号：TP393 文献标识码：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 系统总体框架
设计应用到LPC1768内部的AD转换器对外部的电压进行采集，并把检测结果显示在显示屏上，当检测值超过设定值就进行报警，还可以把检测结果通过串口发送到电脑上显示。因此，电路主要由电压模拟量输入电路、串口模块、显示模块、按键模块、报警模块等组成。具体如图1所示。
图1 系统基本结构图
2 Cortex-M3 系列 lpc1768微控制器
Cortex-M3 系列lpc1768 微控制器的工作频率可达100MHz，CPU具有3 级流水线和哈佛结构，具备独立的本地指令和数据总线以及用于外设的稍微低性能的第三条总线，内置了嵌套的向量中断控制器（NVIC ），外设丰富，具有ISP和IAP功能，工作电压低。包含高达512KB 片上Flash 程序存储器。把增强型的Flash 存储加速器和Flash 存储器在CPU 本地代码/数据总线上的位置进行整合，则Flash 可提供高性能的代码。
3 电路硬件设计
3.1 电源供电设计
本设计采用两种方式供电：一是通过外接+5V电源供电，另一种使用USB供电。5V电源输入 1117-3.3以获得 3.3V电源，给系统供电。
3.2 报警电路
报警电路采用了三极管8550和LED、蜂鸣器组成的声光报警。当LPC1768处理器的引脚输出低电平时，三极管8550导通，接在发射极上的LED点亮，并且蜂鸣发出报警声音。
3.3 LCD液晶显示模块
液晶显示模块采用的是240€？20的彩色液晶显示器，可以显示汉字、图片和数字，界面更加直观、生动。考虑到触摸功能，因此采用的是2.8寸彩屏触摸模块。
3.4 串口通讯电路
Max3232是工作在3.3V的RS232电平转换芯片，内部有2组串口转换电路，系统采用LPC1768 的串口 0 和串口 2 。串口0是用于ISP编程，串口2是用于传输数据。
4 软件设计
系统软件由电压检测程序、显示程序、报警程序等组成。电压检测程序负责检测外部电压，显示程序主要是将检测的电压值显示在显示屏上。报警程序主要是当检测电压值超过设定值进行报警。主要工作过程是：系统上电后，按键按下，系统正常工作，并开始检测到当前的电压值，电压值经过芯片内部AD转换处理后，在液晶屏显示出来，并可通过串口与电脑连接把检测到的电压值发送到电脑并显示其值。可以调节电位器使电压值变化。当电压值大于等于设定值时，发生报警，扬声器响。
4.1 系统的主程序
当产品通电后，液晶显示屏上显示相关的信息，点击触摸屏上的“启动”按键，系统就开始采集外部电压，电压经过AD转换后，送处LPC1768处理器进行数学运算和处理，把计算的电压值在LCD液晶显示屏上显示，数据也会将通过串口传送室PC机上的采集软件中保存。实时采集的电压值小于设定的上限数据时，蜂鸣器不响、LED不亮，系统正常。当电压值超过设定的上限数据时，LED闪烁，同时扬声器报警。此时，可以点击触摸屏上的“停止”按键，系统停止工作，此时液晶显示屏上的数据不再发生变化。
4.2 AD转换数据采集程序
AD转换器需要正确配置内部的寄存器。当给指定信号后才能接受外部输入的电压，在一定脉冲频率下进行转换， 当检测到转换结束停止ADC转换， 接着把数据送入处理器进行处理。为了减少数据的误差，通常采取采集数次数据结果取平均值作为采集结果。
4.3 液晶显示程序
液晶显示主要是为把采集和处理后的数据在显示屏的指定位置上显示，增加直观的效果。液晶显示程序主要包括液晶初始化、字符转换、结果显示几个组成部分。液晶初始化主要是配置液晶的寄存器，通常有工作方式、显示模式等；字符转换转换主要是把需要显示的结果转换成液晶显示的固定格式；结果显示是把数据在固定的位置显示。
5 测试结果
把编写好的程序编译好下载系统中，按下开始键观察LCD屏上显示的电压值，用万用表测待测电压的两端，调节电位器并观察万用表和LCD屏上的电压值。开发板通过串口与电脑连接把检测到的电压发送到电脑上，观察电脑上显示的电压值。采样电压是0000mv，0500 mv，2250 mv，2460 mv，5000 mv时，显示电压值分别为：0000 mv、0500 mv、2250 mv、2460 mv、3300 mv。由于系统工作的电压是3.3V，所以当检测最大显示电压值得为3300mv。使用串口调试助手可以接收到发送回来的电压值，具体如图2所示。
图2 串口通信PC显示图
参考文献
[1] 周立功，张华等.深入浅出ARM7—LPC213x/214x.北京：北京航空航天大学出版社，2005.
[2] 潘松，黄继业.EDA 技术与VHDL.北京：清华大学出版社，2005.