《AT89S52单片机基础项目教程》303-LM35温度传感器信号采集

课题序号303教学班级教学课时0.5教学形式多媒体教学课题名称LED点阵显示温度计--LM35温度传感器信号采集使用教具课件，多媒体教学教学目的利用LM35温度传感器采集温度信号教学重点温度传感器电路教学难点信号放大电路与A／D转换电路更新、补充、删节内容无课前准备制作课件，整理任务指导书课外作业由LM35和LM131组成温度／频率转换电路板书设计一、LM35温度传感器信号采集（一）LM35温度传感器简介（二）LM35温度传感器封装及引脚（三）LM35温度传感器特点及参数（四）LM35系统结构（五）温度传感器电路（六）信号放大电路（七）A／D转换电路（八）单片机系统（九）温度显示系统教学感想

课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式课程导入（以实物介绍的方式引入本课的主要内容）讲授新课（讲解本课的主要内容）课程小结课后作业当需要单片机对外界的温度信息做出反应时，需在系统中加入温度传感器采集温度信号并进行处理。LM35是一种温度传感器，非常适用于AT89C52的温度测量系统。该系统的温度测量范围为0～99℃，可以精确到一位小数，可适用于工业场合及日常生活中。（实物展示）（一）LM35温度传感器简介集成温度传感器LM35的灵敏度为l0mv/℃，即温度为10℃时，输出电压为100mv。常温下测温精度为±0.5℃以内。在规定的电压范围以内，芯片从电源吸收的电流几乎是不变的（约50μA），所以芯片自身几乎没有散热的问题。自身发热对测量精度影响也只在0.1℃以内。这么小的电流也使得该芯片在某些应用中特别适合，比如在电池供电的场合中。采用4V以上单电源供电时，测量温度范围为2~150℃；而采用双电源供电时，测量温度范围可为负值，金属壳封装为-55~+150℃，T092封装为-40~+110℃，无需进行调整。目前有两种后缀的LM35可以提供使用。LM35DZ输入为0℃～100℃，而LM35CZ测温范围可覆盖－40℃～110℃，且精度更高，两种芯片的精度都比LM335高，不过价格也稍高。(二)LM35温度传感器封装及引脚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引脚俯视图（TO-46、TO-92）（三）LM35温度传感器特点及参数序号LM35性能特点1直接用摄氏温度校准2线性+10.0mV/℃3保证0.5℃精度（在+254-55～+150℃5直接输出电压信号6内部已精密微调7电源电压宽（4～30V）8小于60μA的工作电流9较低自热，在静止空气中0.110只有±1/4℃11低阻抗输出，1mA负载时0.1Ω（四）LM35系统结构本测温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、温度显示系统构成。其基本工作原理：温度传感器电路将测量到的温度信号转换成电压信号输出到信号放大电路，与温度值对应的电压信号经放大后输出至A／D转换电路，把电压信号转换成数字量送给单片机系统，单片机系统根据显示需要对数字量进行处理，再送温度显示系统进行显示。LM35系统连接图（五）温度传感器电路温度传感器采用的是NS公司生产的LM35，他具有很高的工作精度和较宽的线性工作范围，他的输出电压与摄氏温度线性成比例，且无需外部校准或微调，可以提供±1／4℃的常用的室温精度。LM35的输出电压与摄氏温度的线形关系，0℃时输出为0V，每升高1℃，输出电压增加10mV。其电源供应模式有单电源与正负双电源两种。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50mA，非常省电。本系统采用的是单电源模式。（六）信号放大电路由于温度传感器LM35输出的电压范围为0～0.99V，虽然该电压范围在A／D转换器的输入允许电压范围内，但该电压信号较弱，如果不进行放大直接进行A／D转换则会导致转换成的数字量太小、精度低。系统中选用通用型放大器μA741对LM35输出的电压信号进行幅度放大，还可对其进行阻抗匹配、波形变换、噪声抑制等处理。系统采取同相输入，电压放大倍数为5倍，电路图如下图所示。信号放大电路（七）A／D转换电路A／D转换电路选用8位AD转换器ADC0809。ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A／D转换器，可处理8路模拟量输入，且有三态输出能力。图5中运算放大器的输出电压V，送入ADC0809的模拟通道IN0。单片机AT89C52控制ADC0809的开始转换、延时等待A／D转换结束以及读出转换好的8位数字量至单片机进行处理。（八）单片机系统单片机选用AT89C52，主要完成对A／D转换电路的控制、对转换后的数字量的处理以及对显示模块的控制，并且为ADC0809提供工作时钟。同时AT89C52外接锁存器74LS373，对AT89C52的P0口的地址信号进行锁存。74LS373的Q2，Q1，Q0接ADC0809的C，B，A，实现对模拟通道的选择。AT89C52的晶振选择3MHz，则其ALE引脚的输出频率为0.5MHz，小于ADC0809的时钟频率最高值640kHz，正好为其提供工作时钟。（九）温度显示系统该温度显示系统较为简单，由可编程并行输入输出芯片8255A的A，B，C端口外接3个8段LED显示器来实现。AT89C52的P2.6为8255提供片选信号，74LS373的Q7，Q6接8255的A1，A0，可得到8255的A，B，C及控制口的地址为BF3FH，BF7FH，BFBFH，BFFFH。AT89C52处理好的温度数据输出至8255，并由AT89C52对8255编程控制其A，B，C端口输出高电平或低电平，以便从8段LED显示器显示实际温度。8段LED显示器选用共阳极，8255的A，B，C端口与8段LED显示器之间接限流电阻，PA口，PB，PC口的接法类似。LM35是美国国家半导体公司(NS公司)生产的系列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~C的常用的室温精度，在一55oC-+150~C温度范围内为+3／4~(3，LM35的额定工作温度范围为一55qC～+150~(2，LM35C在-40~(2到+110~(2之间(一10℃用于改进度)。该测温系统经过多次测试，工作稳定可靠，体积小、集成度高、灵敏度高、响应时间短、抗干扰能力强等特点。此外该系统成本低廉，器件均为常规元件，有很高的工程价值。如稍加改动，该系统可以很方便地扩展为集温度测量、控制为一体的产品，具有一定工程应用价值。如对该系统进一步扩展，还可以实现利用USB协议标准与PC机进行数据通信，能够把监测到的温度值保存到PC机中。由LM35和LM131组成温度／频率转换电路。转换范围为：输入端温度范围是2．0～150．0℃，输出频率范围是：20～1500lHz。（提示：该电路由LM35作为温度变送器，将温度信号变为电压信号，然后由电压频率变换器LM131再将LM35送过来的电压信号变换为频率值。该电路可以直接与单片机相连，该电路的输出端连接了一个光电耦合器件4N28，通过4N28的隔离措施，可以减少转换通道及电源对后级单片机的干扰）温度/频率转换电路实物导入（由实物展示引导学生思考问题，引出课程内容）讲授法（教师简要介绍LM35温度传感器，学生听课、做笔