基于LM35简易温度测控系统设计

1 基于基于LM35LM35简易温度测控系统设计简易温度测控系统设计 教学系名称信息工程系 专业名称电子信息工程 学生学号 2012190430026 2012190430010 学生姓名吴凯亮 陈泳宇 制作日期2013 年 9 月 18 日 2 摘要摘要 现代社会科学技术的发展可以说是突飞猛进 很多传统的东西 都被成本更低 功能更多 使用更方便的电子产品所替代 尤其是 单片机等集成电路的发展使很多电子产品都能比较容易的实现数字 化智能化控制 本课程设计是一个以AT89C51单片机为核心温度传感 器采用LM35 的环境温度简易测控系统 用于替代传统的低精度 不 易读数的温度计 本系统采用三位数码显示 直观方便 显示精度 为1 可检测温度范围0 150 完全能够满足生活以及普通生产 中环境 温度的测控需求 并且拥有响应速度快 省电等优点 关键词关键词 单片机 LM35 数码管 3 目录目录 第 1 章 硬件设计 4 1 1 系统的实现方案 4 1 2 硬件原理 4 1 2 1 工作原理 4 1 2 2 单元电路 5 第 2 章 软件设计 8 2 1 软件流程 8 2 2 软件程序 8 第 3 章 修正措施及结论 12 3 1 修正方案 12 3 2 结论说明 12 4 第第 1 章章 硬件设计硬件设计 1 1 系统的实现方案 本设计系统由温度传感器电路 信号放大电路 A D 转换电路 单片机系统 显示电路构成 框图如图1 1 所示 其实现方式是 ADC0808 转换来自0通道的经过放大的传感器输出信号 AT89C51 的 P0 口与ADC0808 的输出相连用于读取转换结果 同时P2 0 P2 6 作为控制总线 向ADC0808 发送锁存 启动等控制信息 并查询EOC 状态 ALE 经分频后给ADC0808 提供时钟信号 P1 口用于向显示电 路输出段码 P3 5 P3 7 用于数码管的位选 图1 1 温度测控系统原理框图 1 2 硬件原理 1 2 1 工作原理 系统原理图如图1 2 所示 它的工作原理是 单片机AT89C51 5 通过P2 口的I O线向ADC0808 发送锁存地址以及复位 启动转换等 信号 并查询转换状态 ADC0808 启动转换后 将0 通道输入的电 压信号转换成相应的数字量 供AT89C51读取使用 并且将EOC 置1 供单片机查询转换状态 而温度传感器负责将温度信号转换成电压 信号 但信号较弱 需先送到放大电路进行放大后再送ADC0808的0 通道 当单片机查询到转换结束的信号后读取数据并按照显示的需 要进行二进制转BCD 码等处理 最后控制显示电路显示出数字 图1 2 温度测控系统电路原理图 1 2 2 单元电路 1 LM35 电源电路 LM35 有单电源和双电源两种接法 正负双电源的供电模式可提 供负温度的测量 单电源模式在25 下电流约为50 mA 非常省电 6 本设计采用的是单电源的接法 如图1 3 所示 单电源模式下 LM35 的电压与温度的关系是 Vout T 10mV T 图1 3 LM35 单电源电路 2 信号放大电路 本系统所采用的LM35 输出电压为0 1 5V 虽然在ADC0808 的输 入电压允许范围内 但电压信号较弱 直接进行A D 转换会导致数字 量太小 精度低等不足 所以在转换前先进行信号放大 放大电路 如图1 4 所示 因为0808 的量程为0 5V 而LM35 的单电源模式 输出电压为0 1 5V 所以放大倍数不能超过5 倍 ADC0808 的分辨 率为5V 28 0 0195V 20mV 而LM35 每增加1 输出电压增加10mV 即放大倍数不能小于2 倍 0808 的最大输出为28 255 如假设温 度为T 0808 输出数为X 当放大2 倍时有20mV T 5V X 255 即 T 250 X 255 T X 可直接把0808 输出数值作为实际温度值 然 而当放大3 倍时 则需要在软件程序中进行相应换算才能得到T 而 且精确度也不高 故放大电路选择放大2 倍 7 图1 4 信号放大电路 3 数码管显示电路 本设计采用3 位数码管分别用来显示温度的百位 十位和个位 显示电路如图1 5 所示 本系统采用共阳极静态扫描的方式连接 数码管的段码数据由AT89C51的P1 口送出 AT89C51 的P3 5 P3 7 输出位选信号 只有被选中的那位数码管才会显示段码信息 图1 5 数码管显示电路 8 第第 2 章章 软件设计软件设计 2 1 软件流程 1 主程序 软件有主程序 二进制转BCD 数码管显示三部分 主程序主要 负责这只转换通道 启动转换以及查询转换状态和调用子程序 2 二进制转BCD 码 由于在硬件电路的信号放大器中采用2 倍放大 0808 转换结果 无需换算直接分解成百位 十位 个位后存放在不同的存储器中即 可 3 数码管显示 因采用3 位数码管作为显示 在显示中需要查表获取段码 并选择 正确的数码管位来显示 2 2 软件程序 本软件程序采用查询的方式确定是否转换完成 程序如下 include include sbit ad cs P3 5 sbit ad wr P3 6 sbit ad rd P3 7 sbit ls1 P3 3 sbit ls2 P3 4 9 define uchar unsigned char define uint unsigned int define uchar unsigned char unsigned char j k adval uchar ad data uchar m j k i a A1 A2 A3 second uchar code dis 0 x3f 0 x06 0 x5b 0 x4f 0 x66 0 x6d 0 x7d 0 x07 0 x7f 0 x6f 延时函数 void delay uchar i for j i j 0 j for k 125 k 0 k void delay2 uchar k for k 3 k 0 k AD 启动显示函数 void ad start ad cs 1 ad cs 0 ad wr 1 delay2 ad wr 0 delay ad wr 1 10 AD 读数据函数 uchar ad read P1 0 xff ad cs 1 ad rd 1 delay2 ad cs 0 delay2 ad rd 0 ad data P1 ad rd 1 ad cs 1 AD 数据处理函数 uchar data do uchar ad dat uchar A2t uchar temp uchar tmp uchar b4 uchar b2t b3t temp ad data 2 56 tmp ad data 10 2 56 b2t temp 1000 b3t b2t 100 b4 b3t 10 if b4 5 temp temp 1 A1 temp 100 分出百 十 和个位 A2t temp 100 A2 A2t 10 A3 A2t 10 void display1 ls2 1 11 ls1 0 P2 dis A2 delay 4 void display2 ls1 1 ls2 0 P2 dis A3 主程序 void main while 1 ad start ad read data do ad data display1 display2 12 第第 3 章章 修正措施及结论修正措施及结论 3 1 修正方案 在实验中由于数码管选用错误 导致温度量程设置为0 99 从而引起放大倍数修正为5倍 在试验进行调试的过程中 发现温度 显示精度不高 修正方案为在程序中应用了四舍五入的方案设计 而提高了精度 3 2 结论说明 这次课程设计将单片机与传感器进行了结合 更进一步的向我 展示了单片机强大功