4路温度采集与显示系统设计

1、工业大学单片机与接口技术课程设计（论文）题目4路温度采集与显示系统设计院（系）：专业班级：学 号: 学生姓名：指导教师：教师职称：起止时间：课程设计（论文）任务及评语院（系）：信息科学与工程学院教研室：自动化号 学课程设计 （论文） 题目计 设 统 示 与 集 采 温 路 4课程设计(论文)任务E 要 合书 眼 计 、明 RR设 确说 的 ； 下 正计 扩 常 如 求设 外 正 足 要； 力 统满 容份 路 系 应 内一 出 示 统 的书 示 提 系 计明 显 以该 设说, , 所计 徐H。统 ；设 08。 “示系 容印 兀 值 示显用 ；内打 A 数 日曲适应 计部、 用 整 端并机设全写 选益 示00。右度片路；的撰 技日g C臥温单 电计定, 爵器用 EE00集成.，口设规式 謬制鮎管KB+1 0LL采组计接路所格 朋控站KO码447在断片设换电成写 刖作俱M数和C-，不芯统转换完书 口机来車EDAM0后，机系/D变亠W的 烈片琳1 #LERR是位时片小A/及独定 O单狀05位KB围复行单最与测真规 初55窃8 3 2范或运的机机检认校 秋8848用用扩测机常适片片度求学上 矗可

2、戈采采外开正八口单单温热按以 芽异康 先- J 该采构2344556r234450 起00指导教师评语及成绩日月: 年字 帀 导 指 成第1章方案论证11 引言12 结构框图1第2章硬件设计22.1四路温度采集与显示系统原理22.2单片机最小系统设计62.3扩展系统设计7第3章软件设计103.1程序框图103.2程序设计11第4章 课程设计总结15参考文献16第1章方案论证1引言在日常生活中经常要检测环境温度，不同的环境对测量温度的范围要求不同。这里利 用LM35D实现了局部温度范围的监测。即利用电压型温度传感器LM35D采集室温并产生 10mv/C的电压信号；采用A/D转换器将放大后的模拟信号转化为数字信号；实时显示转 换后的室温；通过单片机实现高温，低温报警。经实验调试，用该方法对o-iooc范围 温度测温时，测量误差为+0.4C。LM35D是精度集成的电路温度传感器，线性好 (10Mv/C),宽量程(0C-100C),它的输出电压与摄氏温度线性成比例，无需外部校 准或微调来提供0.4的常用的室温精度，编程时易于实现。LM35D采集到的微弱电压信号经过放大器0P07放大十倍后送入A

3、/D转换器(ADC0809) 的输入端，ADC0809将模拟信号转化为数字信号后传给8051，选用4个共阴极8段数码 显示管用于静态显示当前测量温度。用单片机RXD和TXD外接74LS164移位寄存器驱动 数码管，使LED八段数码管动态显示室温。2结构框图此次设计的四路温度采集与显示系统主要有四部分组成：温度采集部分、A/D转换 部分、3位LED数码管显示系统、单片机、外部扩展2KBRAM和4KB EPROM。系统总体结 构框图如下：图1-1系统总体结构框图第2章硬件设计2.1四路温度采集与显示系统原理四路温度采集与显示主要由温度采集与A/D转换、8051单片机、外扩2KB RAM、外 扩4KB EPROM和3位数字显示系统五部分组成。构成整个系统的五部分功能如下：1温度米集电路。（1）电压型温度传感器LM35DLM35D输出电压正比摄氏温度成正比，其灵敏度为10mV/C；温度范围0C-100C； 电压为4-30V,可直接用温控电路的电源，但要加一个隔离二极管及平滑电容C；精度为 1C；最大线性误差为土0.5C；静态电流为80uA；输出电压接数字万用表2V直流电 压档，可读出分辨率为0

4、.1C的温度读数。如表上读数为28mV，即温度为28.7C。该传 感器的最大特点是使用时无需外围元件，也无需调试和校正（标定），把测温传感器与放 大电路做在一个硅片上，形成一个集成温度传感器。（2）放大电路图1为系统的放大电路部分。LM35D灵敏度为10mV/C，如果室温为26C，那么经 LM35D采集室温后得到的电压信号为0.26mV，将此信号在整个硬件系统和软件系统中放 大100倍，之后将其送入驱动电路，即可在LED数码管上显示室温。LM35D的输出端经 过15k的电阻和10uF的电容可使采集到的与温度成比例（10mV/C ）的电压信号更稳定; 在放大电路中，取R6为1K是因为好计算放大倍数,R5用20K的滑动变阻器使这个0.26mV 的微弱电压信号在020的放大倍数范围内可调试，在此，将其放大5倍，因此需要将 R5调至10K，这样经放大器0P07放大后的6脚输出就为放大十倍的电压信号2.6V。放大电路如图2-1所示：2 A/D转换电路由ADC0809来完成。ADC0809的引脚功能 如下：ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处 理机兼容的控制逻辑的CMOS组件

5、。它是逐次逼近式A/D转换器,brful15K一丁可以和单片机直接接口。CADC0809的引脚结构图如图2-2所示：图2-1放大电路+12 V+12 VIN32 0K OP07-12VK1R12 001 5K2 0KOP07R21 KINO IN7： 8条模拟量输入通道ZN3nsEZLNT4LNTlnsroINI6AZN7BSTCEOCALED31)7OE06CLKD5vccT4VREF-4-DOQND VRTTFDID2479ToIT1T13-TT282726242322zT20u?T71615图2-2 ADC0809的引脚结构图ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围 是0 5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在 转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在 输入前增加采样保持电路。地址输入和控制线：4条ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线 为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的 地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进 转换器进行转换。A, B和C为地址输入线，用于选通IN0 IN7上的一路模拟量输入。通选择表如下表所

6、示。表2-1通道选择表CBA选择的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7数字量输出及控制线：11条ST为转换启动信号。当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。EOC为转换结束信号。当EOC为高电平时， 表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出 锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE=1，输出转换得到的数据；OE = 0,输出数据 线呈高阻状态。D7 D0为数字量输出线。CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外 界提供，通常使用频率为500KHZ，VREF ( + )，VREF ()为参考电压输入。ADC0809与8051的接线图如图2-3所示：图2-3ADC0809与8051的接线图3 8051单片机是ROM型单片机，内部有4KB的掩膜ROM,即单片机生产厂家固化在 程序存储器中，8051单片机具有如下特性：面向控制的8位CPU；128B的片内数据存储器；可以寻址64KB的片外程序存储器和6

7、4KB的片外数据存储器；32根双向和可单独寻址的I/O线； 一个全双工和可单独寻址的I/O线；2两个16位定时/计数器； 5个中断源，两个中断优先级；有片内时钟振荡器；采用高性能的HMOS生产工艺生(1)(2)(3)(4)(5)1(6)(7)(8)(9)产；（10）有布尔处理（位操作）能力。（11）含基本指令111条，其中单机器 周期指令64种8051单片机的引脚图如图2-4所示： 一、引脚简要说明1、主电源引脚Vcc和VssVcc（40脚）：主电源接+ 5VVss （20脚）：接地1T21514TTT91817P10P11P12P13P14P15P16P17P00P01P02P03P04P05P06P07T9T836T5T3-TTINTIINTOT1T08 05 1EA/VPP20P21P22P23P24P25P26P27TTTI252728XIX2RESETRDWRRXDTXD ALE /P -PSEN图2-48051的引脚图2、时钟电路引脚XTAL1和XTAL2XTAL2 （18脚）：接外部晶体振荡器的一端。片内是一个振荡电路反相放大器的输 出端。XTAL1 （19脚）：接外部晶

8、体振荡器的另一端。片内是一个振荡电路反相放大器的 输入端。3、控制信号 RST/Vpd、ALE/（/PROG）、（/EA）/Vpp 和/PSENRST/Vpd（9脚）：复位端。高电平有效，宽度在24个时钟周期宽度以上，使单片 机复位。该引脚有复用功能，Vpd为备用电源输入端，防止主电源掉电。ALE/ （/PR0G）（30脚）：地址锁存信号端。访问片外存贮器时，ALE作低八位地 址的锁存控制信号。平时不访问片外存贮器时，该端以六分之一的时钟振荡频率固定输 出脉冲。ALE端负载驱动能力为8个LSTTL门。该引脚有复用功能，为片内程序存贮器 编程（固化）的编程脉冲输入。/PSEN（29脚）：片外程序存贮器读选通信号端。负载能力为8LSTTL门。（/EA）/Vpp（31脚）：/EA端接高电平时，CPU取指令从片内程序存贮器自动顺延至 片外程序存贮器。/EA端接低电平时，CPU仅从片外程序存贮器取指令。该引脚有复用 功能，Vpp为片内程序存贮器编程时的编程电压。4、输入/输出引脚PO、P1、P2和P3 口P0.0P0.7 （3932脚）：访问片外存贮器时作为低八位地址线和八位数据线（复 用）。负载能力为8个LSTTL门。P1.0P1.7 （18脚）：8位准双向I/O 口。负载能力为3个LSTTL门。P2.0P2.7 （2128脚）：访问片外存贮器时作为高八位地址线。P3. 0P3.7 （1017脚）：8位准双向I/O 口。负载能力为3个LSTTL门。另外还 有专门的第二功能。4外扩4KB EPROM。EPROM是一种用电信号编程，也用电信号进行擦除的只读存储 器。此处，用来扩展的4KB EPROM是一片2732 EPROM，2732是4KX

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