采用LM35D电压型温度传感器采集室温温度测量论文

0 目目录录 摘要1 引言2 一概述3 二课题要求3 （一）利用电压型温度传感器采集室温3 （二）采用A/D 转换器转换信号3 （三）时时显示转换后的室温3 （四）通过单片机实现高温、低温报警3 三方案比较3 （一）测量部分方案比较3 （二）显示部分方案比较4 四系统整体硬件设计方案4 （一）系统工作原理概述4 （二）传感器及放大电路5 （三）A/D 转换电路7 (四) 单片机AT89C519 （五）报警电路12 （六）译码、驱动电路12 （七）LED 显示电路14 五程序控制15 （一）介绍15 （二）总程序流程图15 （三）程序15 致谢词18 参考文献19 翻译（英文）20 翻译（中文）26 1 摘要： 随着微型计算机和传感器技术的迅速发展，自动检测领域发生了巨大变化，仓 库的温度和湿度自动监测控制方面的研究有了明显的进展。美国、日本的仓库监测 设施近20 年来发展很快，他们结合本国条件做出了具有创新特色的成就，其中仓库 环境调控技术均有较高水平，但其监控设备价格昂贵。我国近年引进了多达16 个国 家和地区的仓库环境控制系统，对吸收国外先进经验、 推动仓库温度湿度自动检测 产生了积极的作用，但多因能耗过大，造价高，品种未能配套，未能达到很好的效 果。中国的仓库环境综合控制系统必须走适合中国国情的发展道路，在引进、消化、 吸收国内外先进技术和科学管理的基础上， 进行总结提高、集成创新、超前示范， 既开发适宜我国经济发展水平，又能满足不同气候条件，接近或达到世界先进水平 的智能化仓库监测系统。在专用品种、综合配套技术、贮运营销上，应该研制具有 中国知识产权的产品和技术。单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，但是在 很多的电子产品中用到的那些温度检测与控制电路通常较复杂，成本也高。本系统 是以AT89C51 单片机为核心，采用A/D 转换器（ADC0804）将模拟信号转换为数字信 号，采用 LM35D 电压型温度传感器采集室温，实现温度显示，高温、低温报警的一 种低成本解决方案，内容涉及到单片机温控系统，实现宽量程高精度自动测量，时 时显示经实验调试，用该方法对 0-100范围的温度测量时，测量误差+0.4。 它具有成本低廉、系统运行可靠、抗干扰性能强等特点。 关键词：AT89C51温度传感器转换器ADC0804 一、课题概述 如今，随着科学技术的发展，传感器的种类也日益增多，如AD公司生产的模拟电压输出型的 温度传感器TMP35/36/37， 它主要应用于环境控制系统、 过热保护、 工业过程控制、 火灾报警系统、 电源系统监控、仪器散热风扇控制等。还有NATIONAL SEMICONDUCTOR生产的与微处理器相结合的 测温及温度控制、管理的温度测量控制器LM80，它主要应用于个人计算机及服务器的硬件及系统 的温度监控、办公室设备、电子测试设备等。以及MAXIN公司生产的PWM风扇控制器及遥控温度传 感器MAX1669，它主要应用于CPU冷却控制。因此，测量外界的温度也有很多种方法，然而，由于 热敏电阻及其放大电路受到环境的影响，在不同的条件下会出现不同的测温偏差；TMP35/36/37， LM80，MAX1669这些传感器的造价又太高，在相同条件下，由于测温精度、处理精度等多方面的因 素， 不同的通道也会出现不同的偏差， 因此必须采用一种灵活的修正方式 ， 这便用到了电压型温 度传感器LM35D，它的线性好（10mV/） ，宽量程（0-100）高精度（+0.4 ） ，低成本，而且 采集到的是电压型信号，易于处理，使得电路简单实用。 2 采集到的微弱电压信号经过放大器 OP07 放大十倍后送入 ADC0804 的输入端，A/D 转换器 （ADC0804）将模拟信号转换为数字信号后传给AT89C51，该系统以AT89C51 单片机为核心，通过 单片机编程可以实现高温（50） 、低温（10）报警的控制，以及预置温度的控制，然后经过 P1 口将数字信号传送给 74LS138 译码器以及驱动器CD4511 使 LED 八段数码管动态显示室温。经 实验调试， 用该方法对0-100范围的温度测量时， 测量误差+0.4， 可靠性好、 抗干扰性能强。 采用MCS51 系列单片机作为核心监控器对外界温度进行测量。这样，既可以降低对温度传感器 和放大电路的要求 二、课题要求 （一） 利用电压型温度传感器LM35D 采集室温并产生10mv/的电压信号 （二） 采用A/D 转换器将放大后的模拟信号转换为数字信号 （三） 时时显示转换后的室温 （四） 通过单片机实现高温、低温报警 三三、方案比较方案比较 2.1 系统总体方案的选择 方案1：基于MCS-51 系列单片机嵌入式系统的温湿度检测控制系统 该系统由温度传感器、湿度传感器、8031 嵌入式系统、加热设备、加湿设备几 部分组成。结构原理框图如图 2-2 所示。 8 通过温度传感器和湿度传感器测量温室 内的温湿度经过AD 转换送入8031 进行处理，测量结果通过显示电路进行显示。 现场 传感器传感器 特定接口 输入/输出 电源 RAM 处理单元 键盘 显示电路 A/D 转 换 图2-2 系统结构原理图 方案2：基于MSP430F1232 单片机的温湿度检测系统设计 9 本方案采用分别设计温度和湿度采样电路如图 2-3 所示，将集成温度传感器采 3 集得到的电流信号和湿度传感器采集到的电压信号转换为给定范围内的电压信号。 然后由MSP430F1232 单片机的 AD 采样端口将该电压信号读入，如果温度小于门限值 或者湿度大于门限值就给出报警信号，门限值可以通过按键进行设定。 传感器传感器 信号调理电路 MSP430F1232 EPROM 键 盘 和 LED 显示 正常或告警指示 电路 通讯模块 图2-3 系统总体结构图 （一）测量部分方案比较 方案一：采用热敏电阻，可满足40-90的测量范围，但热敏电阻精度，重复性，可靠性 都比较差，对于检测小于1的温度信号是不适用的。 方案二：采用电流型温度传感器AD590。AD590 具有较高精度和重复性（重复性优于0.1） 其良好的非线性可以保证优于+0.2的测量精度，利用其重复性较好的特点，通过非线性补偿， 可以达到+0.2测量精度。 AD590 流灵敏度1uA/K。它是二端器件，具有很宽的工作电源电压范围和很高的输入阻抗。 作为一种高阻电流源，对于它不需要考虑传输线上的电压信号损失和噪声干扰的问题，因此特别 适合做远距离测量或控制应用。出于同样的道理，AD590 也特别适用于多点温度测量系统，而不 必考虑选择开关或CMOS 多路转换开关所引入的附加电阻造成的误差。 由于采用了一种独特的电路 结构，并利用最新的薄膜激光微调技术作最后的定标，因此AD590 具有很高的精度。 但是，由于AD590采集到的信号是电流信号，在将数据传给ADC0804前还要先把电流信号转变 成电压信号，因此，用AD590来检测、采集室温的电路比较复杂。而且，在高精度测温电路中，必 须考虑AD590的输出电流不被分流影响。 方案三，采用电压型温度传感器LM35D。LM35D 是精密集成电路温度传感器，它的输出电压与 摄氏温度线性成比例， LM35D 无需外部校准或微调来提供0.4的常用的室温精度， 因为线性 极好，所以编程时易于实现。因此，选用此方案。 （二）显示部分方案比较： 4 方案一：以前的51 单片机系统经常通过串口通信线TXO 、RXD（ P3.0.、P3.1 ）加移位寄存 器74LS164实现LED显示功能。 如图1， 这样每一个LED数码管都需要一片74LS164使得电路比较麻烦， 且与单片机接口程序不易实现。 图采用串行模式RXD ,TXD 图1通过串口通信线TXO 、RXD 实现LED 显示功能 方案二：近年来国内外各大厂商纷纷推出了基于串行总线方式的LED 显示器接口芯片，如 MAXIN 公司的MAX7219 、力源的PS7219 以及周立功的ZLG7289 等等。这些芯片与单片机的接口 一般采用SPI 总线方式，具有占用I/O 口线少， 与单片机接口程序易于实现的特点，使用起来十 分方便。因此本系统选用此方案。选用4 个共阴级 8 段数码显示管（TOD5201AE）动态显示，用 单片机P1.4至P1.7驱动一片CD4511 的方式控制段码， P1.0至P1.2驱动一片74LS138控制位选。 四、系统整体硬件设计方案 （一）系统工作原理概述 根据课题设计要求可知该系统需要利用电压型温度传感器采集室温并产生10mv/的电压信 号， 将放大后的信号送给转换器进行转换， 通过单片机设定上下限报警温度并显示转换后的室温， 具体流程图如图2： CPU 报警电路 A/D转换电路 译码驱动电路 显示电路 放大电路 传感器 图2系统流程图 在温度测量电路中采用方案三，使用线性成比例（10mV/）的电压型温度传感器，之后，将 采集到的微弱电压信号经过整个硬件与软件系统放大100 倍后的电压信号使其显示就是室温。首 先，使采集到的电压信号经过放大电路中的放大器OP07 放大十倍后送入ADC0804 的输入端，A/D 转换器（ADC0804）将模拟信号转换为数字信号后传给AT89C51，在此，将ADC0804 的基准电压设 为2.5V，由于它为8 位转换器，由其内部转换关系可将输入信号扩大50 倍，同时，将模拟信号 5 转换为数字信号。该系统以AT89C51 单片机为核心，通过单片机编程可以实现高温（50） 、低温 （10）报警的控制，将扩大500 倍的信号缩小5 倍，至此已将输入的微弱电压信号放大了100 倍，现在的电压值便是室温值。然后经过 P1 口将数字信号传送给 74LS138 译码器以及驱动器 CD4511 使 LED 八段数码管动态显示室温。用该方法对 0-50范围的温度测量时，测量误差 +0.2。采用MCS51 系列单片机作为核心监控器对外界温度进行测量。这样，既可以降低对温 度传感器和放大电路的要求，从而降低成本，又可以针对不同外部环境或不同通道对温度显示及 报警设定进行灵活修改。 （二）传感器及放大电路 1电压型温度传感器LM35D LM35 系列是精密集成电路温度传感器，它们的输出电压与摄氏温度线性成比例,因而 LM35 有优于用开尔文标准的线性温度传感器，LM35 无需外部校准或微调来提供1/4的常用的室温 精度，在-55+150温度范围内为3/4，LM35 的额定工作温度范围为-55+150，同时 LM35C 在-40到+110之间（-10用于改进度）。 LM35 系列适合用密封的TO-46 晶体管封装，而LM35C 也适合塑料TO-92 晶体管封装。LM35 特性如下： 直接用摄氏温度校准； 线性+10.0mV/比例因数； 保证0.5精度 （在+25时） ； -55+150 额定范围；适用于遥控设备；因晶体片微调而低费用；工作在430V；小于60A 漏泄电流；较 低自热，在静止空气中0.08；只有1/4非线性值；低阻抗输出，1mA 负载时0.1。 LM35D 中的LM35D 的工作电压为4V20V，故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。LM35D 测温范围0100，输出电压直接与摄氏温度成比例，灵敏度为 10mV/。输出电压接2V 直流电压挡数字万用表，可读出分辨率为0.1的温度读数。如表上读 数为287mV，即温度为28.7。 集成温度传感器LM35D 是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，它的外形与封装如下图（见图3） 。 LM35D 是一种输出电压与摄氏温度成正比例的温度传感器， 其灵敏度为10mV/； 工作温度范 围为0-100；工作电压为4-30V；精度为1。最大线性误差为0.5；静态电流为80uA。 该器件如塑封三极管（TO-92） 。该温度传感器最大的特点是是使用时无需外围元件，也无需调试 和较正（标定） 。 6 图4LM35D 的典型测温电路及与转换电路接口 如图4， LM35D 的输出端经过75的电阻和1uF 的电容可使采集到的与温度成比例 （10mV/） 的电压信号更加稳定，它的输出经过放大器送给ADC0804。 2放大电路 图5系统的放大电路部分 如图5，为系统的放大电路部分，电压型温度传感器LM35D 是一种输出电压与摄氏温度成正 比例的温度传感器，其灵敏度为10mV/，如果室温为26，那么经LM35D 采集室温后得到的电 压信号为0.26 mV，我们需要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，达到目的。这里这个电压信号太微弱，不利于处理， 容易产生误差且不稳定。 LM35D 的输出端经过75的电阻和1uF 的电容可使采集到的与温度成比 例（10mV/）的电压信号更加稳定；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0.26 mV 的微弱电压信号在0-20 的放大倍数范围内可调，在此,将其放 7 大10 倍，因此需要将R5 调至10K，这样经放大器OP07 放大后的6 脚输出就为放大十倍的电压信 号2.6V。 （三）A/D 转换电路 1A/D 转换器 测量和控制（如工业现场控制、数据采集与分析）是单片机系统一个非常重要的应用领域。 其典型的应用模式是通过传感器采集现场的微弱信号参数， 经过数据处理后再通过A/D模数转换送 至单片机系统进行各种工业调节和控制。 在单片机应用系统中， A/D模数转换起着非常重要的作用， 要将传感器采集的微弱信号经前向通道准确地反映出来， 除小信号放大外， A/D转换器的选择、 布 线和CPU板设计都可能影响A/D转换的精度。 A/D转换器的选择:近年来， 随着半导体技术的不断发展， 各种性能优异的A/D转换器层出不穷。 早期的A/D转换器与CPU接口一般采用并行总线方式，现在一些采用I 2C、SPI 总线的新型A/D转换 器相继被国外一些公司推出，极大地丰富了A/D转换器的种类。 A/D转换器的位数与一个应用系统前向通道中被测量对象的精度有关。 一般情况下， 由于客观 条件的影响， 电路设计中A/D转换器的分辨率要高于被测量对象的信号最低分辨率。 假如我们要测 量一组电源电压， 其电压的输出范围是010V， 如要求精确到0.1V， 即分辨率为0.1/10=0.01=1%。 实际中选择8位的A/D转换器便可满足要求， 8位A/D转换器的分辨率为1/256=0.4%。 当然， A/D转换 器的位数越多， 分辨率越高， 但成本也愈高。 因此在实际电路的设计中选择A/D转换器也不能一味 强调位数，应在满足系统性能指标的前提下，追求最高的性能价格比。 目前广泛使用的A/D转换器种类繁多， 从接口协议上又分为串行和并行两种方式。 串行接口的 A/D转换器占用较少的CPU I/O资源，主要采用的协议有SPI和I 2C等方式，程序设计较并行接口略 显繁琐，典型的芯片有TI公司TLC25431543等等。并行接口的A/D芯片目前仍占多数，流行的有 ADC0804、ADC0809 、AD574等等。本系统主要是使用ADC0804来完成模拟信号向数字信号转变的。 下面就来介绍A/D 转换芯片的硬件设计方法。 2.A/D 转换电路 图6A/D 转换电路 图6 中，ADC0804 是逐次逼近型 8 位 8 通道 A/D 模数转换器，它的主要技术指标为： 8 位 8 分辨率，1/2LSB 的转换精度，转换时间典型值为 100US（时钟频率为640KHZ 时），电源电压 为单电源5V。其引脚中DB0DB7 为 8 个数字信号输出端，Vcc 电源端,GND接地端,VREF 为参 考电压输入端，CLK 为时钟信号输入端。 ADC0804的6脚为信号输入端，R3与C3接地通过ADC0804的19脚（CLKR）与4脚（CLK）向内部电 路提供时钟信号。而ADC0804 是逐次逼近型8位A/D模数转换器，8位A/D转换器的分辨率为 1/256=0.4%。当然， A/D转换器的位数越多，分辨率越高，但成本也愈高。因此在实际电路的设 计中选择A/D转换器也不能一味强调位数。 LM35D的量程为0-100，如果采集到最高温度100，那么由于LM35D灵敏度为10mV/以及 经过放大器OP07后放大十倍，则传到ADC0804输入脚VI+的电压信号为10V，再经过下列过程放大50 倍： ADC0804内部输入电压与基准电压存在着这样一个公式： 256 2 基准电压 输入电压 也即：256 2 VREF VI 在硬件设计中，我们巧妙的将基准电压调至2.5V，将VI+=10V 代入上公式则可得ADC0804 的 输出为10V 电压的 5 256 50 倍即500 倍的二进制数，将其送入单片机，我们再利用软件的方法 将结果除以5 便可达到目的， 送入驱动电路使其显示出最大温度为100， 温度范围为0-100， 由于8 位A/D 转换器的分辨率为1/256=0.4%，我们将最高温度设为100的话，可得它的测量精 度为100/256=0.4。那么如果将最高温度设为50，我们可得它的温度范围为0-50，测量 精度为50/256=0.2。为了提高精度，我们将最高报警温度设为50。 如果室温为26，那么经放大电路放大后传到ADC0804 输入角VI+的电压信号为2.6V，将其 代入上公式则可得ADC0804 的输出为2.6V 电压的 5 256 50 倍的二进制数，将其送入单片机，我 们再利用软件的方法将结果除以5 便可得送入驱动电路使其显示出的温度为26。 在这个转换电 路中，ADC0804 起着两个作用，一是将模拟量转换为二进制的数字量，二是将此输入信号在放大 电路放大10倍后再放大50 倍。 ADC0804由单片机控制cs端启动，它与AT89C51 的接口电路工作的流程图如图7： 9 图7ADC0804工作流程图 经ADC08004 转换后的二进制数字信号通过DB0-DB7 端传给单片机的P0 口，供后面编程控 制，使其缩小5 倍，显示室温。cs为ADC0804 的片选信号，低电平有效。WR、RD分别为写、 读端，将其与单片机的写、读端相连。INTR 端为中断，当其为高电平时表示转换完成，之后，送 中断信号给单片机，等待单片机发出信号接收转换好的数据。 可见，在整个系统中，这部分电路起着至关重要的作用。 (四)单片机AT89C51 1、 单片机概述 单片机因将其主要组成部分集成在一个芯片上而得名，具体说就是把中央处理器CPU、随机 存储器RAM、只读存储器ROM、中断系统、定时器/计数器以及I/O 口电路等主要微型机部件，集 成在一块芯片上。虽然单片机只是一个芯片，但从组成和功能上看，它已经具有了计算机系统的 属性，为此称它单片微型计算机SCMC（Single Chip MicroComputer）,简称单片机。单片机主要 应用于控制领域，用以实现各种测试和控制功能，由于单片机在应用时处于被控系统的核心地位 并融入其中，所以我们也常称单片机为嵌入式微控制器EMCU(Embedded Microcontroller Unit)。 2、80C51 单片机系列 80C51 单片机系列是在MCS51 系列的基础上发展起来的， 早期的80C51 只是系列众多芯片中 的一类，但是随着后来的发展，80C51 已经形成独立的系列，并且成为当前8 位单片机的典型代 表。 它采用MCS51 的命名规则， 例如： 80C31、 80C51、 87C51、 89C51， 这样我们很容易认识80C51 系列单片机。 新一代80C51 的兼容芯片， 还在芯片中增加了一些外部接口功能单元， 例如数/模转 换器(A/D)、可编程计数器阵列（PCA） 、计数器的俘获/比较逻辑等，有些还在总线结构上也作了 10 重大改进，出现了廉价的非总线型单片机芯片。所有这些新一代的兼容芯片已经远非原来意义上 的80C51 了。目前这些80C51 的兼容芯片已经开始在我国使用，其中尤以PHILIPS 公司的同名芯 片及其派生产品最受欢迎，而 ATMEL 公司的闪速存储器（flash ROM）型单片机 AT89C51 等更是 后来居上，大有取代传统EPROM（Otp ROM）型芯片之优势。 3系统核心单片机部分-闪电存储器型器件AT89C51 单片机 AT89C51 有内部RAM，可以作为各种数据区使用，内部闪电存储器存放智能温度计的 控制程序。它的主要功能是控制MC14433，实现温度的数字值采集，完成温度的数字采集值到对 应数字温度的转换计算，并把计算的数字温度转换相应的显示段码，控制LED 显示器以动态扫描 方式进行温度显示。 AT89 系列单片机是ATMEL 公司生产的。这是当前最新的一种电擦写8 位单片机，与MCS-51 系列完全兼容，有超强的加密功能，可完全替代87C51/52 和8751/52。它物美价廉，深受用户欢 迎。 与87C51 相比，AT89 系列的优越性在于，其片内闪电存储器的编程与擦除完全用电实现；数 据不易挥发，可保存10 年；编程/擦除速度快，全4K 字节编程只需时3s，擦除时间约用10ms； AT89 系列了实现在线编程；也可借助电话线进行远距离编程。 AT89C51 是一种低功耗、高性能内含4K 字节闪电存储器（Flash Memory）的8 位CMOS 微控 制器。这种器件系以 ATMEL 高密度不挥发存储技术制造，与工业标准MCS-51 指令系统和引脚完 全兼容。 片内闪电存储器的程序代码或数据可在线写入， 亦可通过常规的编程器编程。 例如， MP-100 这样一种经济型的编程器， 它支持通用EPROM等各种存储器、 PAL、 GAL以及INTEL、 ATMEL和PHILIPS 等各公司的全系列51 单片机的编程。ME5103 和ME5105 仿真器支持 AT89 系列所有器件的调试、 仿真和编程。 AT89C51具有下列主要性能： . . 4KB 可改编程序Flash 存储器（可经受1，000 次的写入/擦除周期） . .全静态工作：0Hz24MHz . .三级程序存储器保密 . .128 X 8 字节内部RAM . .32 条可编程I/O 线 . .2 个16位定时器/计数器 . .6 个中断源 . .可编程串行通道 . .片内时钟振荡器 11 图8AT89C51在电路中的应用 4AT89C51 在电路中的应用 图8 中，XTAL1 接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是构成片内振荡器的反相放大器 的输入端。当采用外部振荡器时，该引脚接收振荡器的信号，既把此信号直接接到内部时钟发生 器的输入端。XTAL2 接外部晶体的另一个引脚。在单片机内部，它是上述振荡器的反相放大器的 输出端。采用外部振荡器时，此引脚应悬浮不连接。 RES 是复位输入端。 当振荡器运行时，在该引脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复 位。ALE/PROG 是当访问外部存储器时，ALE（地址锁存允许）的输出用于锁存地址的低位字节。 即使不访问外部存储器， ALE 端仍以不变的频率 （此频率为振荡器频率的1/6） 周期性地出现正脉 冲信号。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。在对Flash 存储器编程期间，该引 脚还用于输入编程脉冲（/PROG） 。/PSEN 是程序存储允许（/PSEN）输出是外部程序存储器的读选 通信号。/EA/Vpp 是外部访问允许端。要使CPU 只访问外部程序存储器（地址为0000HFFFFH） ， 则/EA 端必须保持低电平（接到GND 端） 。当/EA 端保持高电平（接Vcc 端）时，CPU 则执行内部 程序存储器中的程序。 P0 端口（P0.0 P0.7） P0 是一个8 位双向 I/O 端口，它与ADC0804 的输出相接。 P1 端 口（P1.0 P1.7） ，P2 端口 （P2.0P2.7） ，P3 端口（P3.0P3.7）均是带有内部上拉电阻的 8 位双向I/O 端口，其中，P1 端口用于控制译码、驱动电路，WR、RD分别为写、读端，将 其与ADC0804的写、读端相连。 在AT89C51 中，P3 端口还用于一些专门功能，这些兼用功能见表1 表 1 端口引脚兼用功能 P3.0RXD（串行输入口） P3.1TXD（串行输出口） 12 P3.2/INT0（外部中断0） P3.3/INT1（外部中断1） P3.4T0（ 定时器0 的外部输入） P3.5T1（定时器1 的外部输入） P3.6/WR（外部数据存储器写选通） P3.7/RD（外部数据存储器读选通） （五）报警电路 图9报警电路 由于由单片机的P2.7 发出的电压信号非常微弱， 因此， 需要将其放大，才能带动蜂鸣器使其 工作。R8 用一个滑动变阻器使这个电压信号的放大倍数可调，此报警电路的输入引脚由单片机的 P2.7 控制，我们在系统中设的下限报警温度为10，上限报警温度为50。 在软件设计中，当由ADC0804 采集到的温度超出1050的范围，令P2.7=1 则可实现蜂鸣器报 警，如图9 所示。 （六）译码、驱动电路 13 图10译码、驱动电路 图10 中的译码器 74LS138 与共阴极 LED 数码管驱动器 CD4511 是由单片机的 P1 口控制的， 其中，P1.0、P1.1、P1.2 与译码器的输入相接，C 为高位，A 为地位。对四个共阴极数码管实现 位选。在一个单片机系统中，对共阴极LED 显示器的控制采用“接地方式”，即通过控制LED 的 “GND”引脚的电平高低来达到选通的目的，该引脚即通常所说的位选线。例如：我们想要让第三 位数码管工作，那么需要使L3 的位选线接低电平来达到目的，也就是使译码器的输出中的Y3 为 0，其他为1。本系统中，我们采用动态显示方式，因此，需要不断的片选，而共阴极LED 显示器 的发光二极管负极接地，当发光二极管的正极为高电平时，发光二极管被点亮。这就由CD4511 来驱动，例如：要显示0 字形时，需要LED 显示器的 8 个发光二极管“a，b，c，d，e，f，g” 七个字段中的a，b，c，d，e，f 亮，那么，就需要CD4511 输出中的 A、B、C、D、E、F 为高电 平。这是CD4511 芯片内部已设定好的，表2 为CD4511 芯片内部的二进制与输入与输出的对应关 系列表。 表2CD4511 输入输出逻辑对应关系 DCBAdpGFEDCBA 000000111111 000100000110 001001011011 001101001111 010001100110 010101101101 011001111100 011100000111 100001111111 100101100111 14 （七）显示电路（LED） 1数码管的选择 一个单片机应用系统中，显示是人机通道的重要组成部分。目前广泛使用的显示器件主要有 LED（二极管显示器）LCD（液晶显示器）和VFD（真空荧光管）等。LED显示器造价低廉，与单片 机接口方便灵活，技术上易于实现，但只能显示阿拉伯数字和少数字符，通常用于对显示要求不 高的场合。LCD和VFD显示器成本较高，但可以显示包括汉字在内的多种字符，甚至是复杂的图形 和曲线， 并且耗电极省， 可广泛用于各种终端设备， 如PDA、 手机、 触摸屏等等。 本文主要介绍LED 显示方式。 LED显示器的基本结构和原理:LED显示器采用发光二极管显示字段。 单片机中经常采用的是八 段显示器，即LED显示器中有8个发光二极管，代表“a，b，c，d，e，f，g”七个字段和一小数点 “dp ”。它有共阴和共阳两种结构。共阴极LED显示器的发光二极管负极接地，当发光二极管的 正极为高电平时， 发光二极管被点亮。 共阳极LED显示器的发光二极管正极相连， 当二极管的负极 为低电平时，发光二极管被点亮。 在一个单片机系统中， 对共阴极LED显示器的控制采用 “接地方式” ， 即通过控制LED的 “GND” 引脚的电平高低来达到选通的目的， 该引脚即通常所说的位选线。 共阳极LED显示器控制方式则相 反。 两种控制方式中， 共阴极LED控制方式受系统器件功耗限制， 只能用在小尺寸的LED显示器中。 对于大尺寸LED显示器的控制（如大屏幕计时器）一般使用共阳极方式。 LED的显示和接口方式：LED数码管的显示有静态和动态两种方式。从接口上分又有并行和串 行两种，这要视接口和驱动芯片而定。常用的并行LED接口芯片有8155、8255 以及键盘和显示专 用芯片8279等。与并行方式相比，串行方式仅占用CPU 少数几根I/O 口线便可实现LED显示功能， 以前的51 单片机系统经常通过串口通信线TXO 、RXD（ P3.0.、P3.1 ）加移位寄存器74LS164实 现LED显示功能。近年来国内外各大厂商纷纷推出了基于串行总线方式的LED显示器接口芯片，如 MAXIN公司的MAX7219 、力源的PS7219 以及周立功的ZLG7289 等等。这些芯片与单片机的接口一 般采用SPI 总线方式，具有占用I/O 口线少，与单片机接口程序易于实现的特点，使用起来十分 方便。 LED显示器按照接口不同有静态和动态两种方式。静态显示方式中，多个LED显示器中的每一 个段代码都与一个独立的8位并行口连接，公共端则根据LED的种类（共阴或共阳）连接到“地” 或“VCC ”上。四位静态LED显示电路中，每个LED的段代码都由独立的并行8位I/O口线控制，可 以在同一时间内显示不同的字符。 静态LED显示方式的优点是编程容易， 但功耗大， 占用CPU I/O 口 线较多，成本较高。因此在单片机应用系统中较多使用的还是动态显示方式。所谓动态显示，实 质上就是各个不同的LED显示器按照一定的顺序轮流显示。它利用了人眼的“视觉暂留现象”，只 要多个LED显示器的选通扫描速率足够快， 人眼就觉察不到数码管的闪烁现象。 动态扫描方式的所 有LED段选线并联在一起， 只由一个8位的I/O 口控制， 而各个LED的位选线则由另外一组I/O 口控 制。动态LED显示方式的优点是功耗较低，占用CPUI/O 线少，外围接口简单，本系统便是采用 了动态LED显示方式。 2显示电路设计 由于测量室温的精度为0.2，因此，显示中会出现小数点，在这里我们选用四个数码管， 15 第一个备用， 因为本系统选用的测温元件为LM35D， 测温范围为0+100， 当不需要很大精度时， 可以通过软件将显示范围调到0+100，也就是可以将上限报警温度设置为100，这样，显示 最高温度再加上小数点后一位，就是四位显示。为简单起见，显示电路中的第三个数码管中的dp 位我们可以将其接个200的电阻之后接+5V电压，这样，当片选L3时，L3中的小数点便总是亮 的。 五、程序控制 (一)、介绍 本设计软件部分主要用来实现： 1设定测量温度的上下限，超过此温度报警 2将数字信号进行十进制调整 3控制译码管及驱动器实现数码管动态显示 (二)、总程序流程图 启动0804 开始转换 转换完成？ 读取0804 输出值 数值十进制转换 显示输出 （三） 、程序 ;-电子温度计源程序- ORG0000H JMPMAIN MAIN:CLRP2.7 MOVA,#08H MOVP1,A MOVR7,#001 LOOP:LCALLDELAY DJNZR7,LOOP 16 ;* MOVP1,#0F8H MOVXR0,A; 启动ADC0804 开始转换 CCC:JNBP3.1,$ NEXT:MOVXA,R0; 将转换好的数据送入累加器 LCALLDIV_5 LCALLALARM;报警判断 LCALLDISP MOVXR0,A; 启动ADC0804