基于LM35和51单片机的温度采集数码管显示系统

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描述

随着电子和传感技术的快速发展,温度的测量和控制在民用、工业以及航空航天技术等领域,等到了广泛应用。小型的、低功耗的、廉价的、可靠性高的温度传感器引起了人们的广泛关注。在实际生产、生活等领域中,温度是环境因素不可或缺的一部分,对温度进行及时精确的控制和检测显得尤为重要。本文基于AT89S51单片机,采用 LM35温度传感器,设计了一种灵敏度较高,抗干扰能力强,工作稳定可靠的温度采集显示系统。

1、系统结构及工作原理

温度采集显示系统电路由温度采集模块、A/D转换模块、单片机控制模块、数码管显示模块和下载模块组成。电路工作原理是:首先由LM35温度传感器采集外界环境的温度,经LM358放大10倍后以电压形式输入到A/D采样电路,由A/D转换器TLC549将温度的数字量值传送给单片机系统,再有单片机系统驱动数码管显示温度。本文设计的基于LM35的单片机温度采集显示系统的温度测量范围为 25℃ ~ 80℃温度采集显示系统电路是一个开环控制系统系统原理框图如图1示:

2、系统核心硬件电路设计

系统核心硬件电路设计主要包含温度采集模块的设计、A/D转换模块的设计、单片机控制模块的设计、数码管显示模块的设计和下载模块的设计。

2.1、采集模块的设计

传感器是信号输入的第一个环节,也是整个测试系统性能的关键环节之一,因此对传感器的正确选用显得尤为重要。在本系统中,温度采集模块的核心硬件采用LM35温度传感器,该器件有很高的工作精度和较宽的线性工作范围,其输出电压与摄氏温度线性成比例,温度每上升1℃,电压上升10ms。LM35无需外部校准,可以提供±1/4℃的常用室温精度。从经济适用等多方面考虑,系统采用LM35温度传感器和LM358放大电路进行温度采集模块的设计,设计原理图如图2 所示。图2中,经过LM35传感器采集后的微弱电压通过 LM358 放大电路放大10倍后送入单片机。

单片机

2.2、/D 转换模块的设计

A/D转换模块的核心硬件采用 TLC549,它是CMOS串行的8位A/D转换器,该集成电路内置一个8位开关电容逐次逼近型ADC,A/D芯片转换时间为17us,支持电压为3V ~ 6V。TLC549 的使用只有输入/输出时钟,输入随着芯片选择(CS)的控制输入数据。TLC549的输入/输出时钟的输入频率高达1.1MHz。A/D转换模块的设计原理图,如图3所示:

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2、3 单片机控制模块的设计

8031芯片由于内部没有程序存储器,需要进行外部扩展,不仅占用空间大,而且电路复杂度增大。51系列微处理器基于简化的嵌入式控制系统结构,在个人PC机、自动控制、甚至军事领域都应有广泛,作为控制核心优点凸现。单片机控制模块的核心硬件采用AT89S51,该单片机是一种低功耗、高性能CMOS的8位微控制器,具有8K系统可编程Flash存储器,可读可写。具有在线编程的功能,能够在线调试软件使其与硬件匹配。系统通过单片机驱动数码管,使其显示所测温度。单片机控制模块的设计原理图,如图4所示。

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2.4、数码管显示模块的设计

显示系统是单片机控制系统的重要组成部分,主要用于显示各种参数的值,便于工作人员及时掌握生产过程。数码管显示模块采用普通8为数码管,利用单片机驱动数码管显示所测量的温度。数码管显示模块的设计原理图,如图5所示:

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