基于51單片機(jī)的溫度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u18121中文摘要及關(guān)鍵詞 I21363英文摘要及關(guān)鍵詞 II20457第一章緒論 1212091.1設(shè)計(jì)背景及研究意義 15121.2溫度測(cè)量系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展 2107141.3課題的設(shè)計(jì)目的 3150531.4本文工作內(nèi)容 413600第二章總體方案設(shè)計(jì) 5109042.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)概述 564112.2設(shè)計(jì)方案選擇 5114062.3傳感器選擇 5130892.4最終方案 6769第三章硬件設(shè)計(jì)概述 7132553.1單片機(jī)的最小系統(tǒng) 778633.2LM35溫度傳感器的簡(jiǎn)介 927693.3單片機(jī)的確定 1145273.4AT89C51單片機(jī)的簡(jiǎn)介 12260483.5LCD顯示屏的確定 1443523.6A/D轉(zhuǎn)換模塊 16134623.7按鍵報(bào)警電路 19181123.8運(yùn)算放大電路 204782第四章軟件設(shè)計(jì)概述 22317654.1LCD顯示模塊 2269084.2TLC549模塊 249439第五章仿真概述 29111675.1仿真電路 29249855.2仿真實(shí)驗(yàn) 29314025.3本章總結(jié) 3329032第六章總結(jié)與展望 35119186.1總結(jié) 3575316.2展望 3512236參考文獻(xiàn) 37摘要：LM35是由美國(guó)NS公司生產(chǎn)的一種溫度傳感器。本文以AT89C51單片機(jī)為控制核心，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了利用LM35溫度傳感器測(cè)量溫度的功能。首先介紹了溫度傳感器的發(fā)展情況以及溫度測(cè)量系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，完成并且實(shí)驗(yàn)了系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)。詳細(xì)說(shuō)明了該系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，軟件部分采用層次化、模塊化設(shè)計(jì)，整個(gè)分為L(zhǎng)M35溫度傳感器模塊、信號(hào)放大電路模塊、A/D轉(zhuǎn)換器模塊、51單片機(jī)模塊和LCD液晶顯示模塊。其基本原理為：LM35溫度傳感器將測(cè)量到的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出到信號(hào)放大電路，與溫度值對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)經(jīng)放大后輸出至A/D轉(zhuǎn)換器，再把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)發(fā)送給51單片機(jī)，51單片機(jī)系統(tǒng)根據(jù)顯示需要處理數(shù)字信號(hào)，然后再發(fā)送至AMPIR128×64液晶顯示屏進(jìn)行顯示。實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)基本的溫度測(cè)量功能。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、溫度可靠、響應(yīng)時(shí)間短、抗干擾能力強(qiáng)，能夠滿(mǎn)足基本的溫度測(cè)量功能。關(guān)鍵詞：LM35溫度傳感器，51單片機(jī)，LCD液晶顯示第一章緒論1.1設(shè)計(jì)背景及研究意義溫度是社會(huì)環(huán)境的最基本的參數(shù)之一。人們的生產(chǎn)生活與環(huán)境的溫度變化有著密切的關(guān)系。在工業(yè)生產(chǎn)生活的過(guò)程中，對(duì)溫度的實(shí)時(shí)測(cè)量是十分必要的[2]，與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫度測(cè)量是分不開(kāi)的[3]。因此，對(duì)溫度測(cè)量方法和裝置的研究具有重要的意義。溫度是一個(gè)非常重要的物理量，對(duì)溫度的測(cè)量和控制有著重要的意義。隨著現(xiàn)在的工業(yè)技術(shù)的發(fā)展、農(nóng)業(yè)技術(shù)的自動(dòng)化程度逐步提高和人們對(duì)生活環(huán)境的要求的提高，人們也迫切需要對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制：如大氣溫度、空調(diào)房間溫度等，直接影響人們的健康[4]；在大型生產(chǎn)線(xiàn)上，環(huán)境溫度不適宜，還會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量[5]。溫度測(cè)量技術(shù)在產(chǎn)品質(zhì)量控制和監(jiān)測(cè)、設(shè)備在線(xiàn)故障診斷和安全保護(hù)以及生產(chǎn)過(guò)程中的節(jié)能等方面發(fā)揮著重要作用。隨著人們生活水平的不斷提高和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)控制無(wú)疑是人們追求的目標(biāo)之一，它給人們帶來(lái)的便利是不可否認(rèn)的。單片機(jī)在測(cè)控領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。它既能測(cè)量電信號(hào)，又能測(cè)量溫度、濕度等非電信號(hào)。由單片機(jī)構(gòu)成的溫度檢測(cè)與溫度控制系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域。單片機(jī)在工業(yè)控制、尖端武器、通信設(shè)備、信息處理、家用電器等測(cè)控領(lǐng)域的應(yīng)用中發(fā)揮著主導(dǎo)作用。今天，我們的生活環(huán)境和工作環(huán)境有越來(lái)越多的小型計(jì)算機(jī)稱(chēng)為單片機(jī)為我們服務(wù)?，F(xiàn)在，許多的家用電器和辦公設(shè)備越來(lái)越智能，而這些都與單片機(jī)有關(guān)。而另一個(gè)便是傳感器，由于傳感器能把許多物理量、化學(xué)量等信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，可以讓人們利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)很多技術(shù)，測(cè)量溫度的關(guān)鍵就是需要溫度傳感器，而且溫度傳感器技術(shù)在我國(guó)各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛[6]。研究意義：在當(dāng)今社會(huì)中，溫度和人類(lèi)的生產(chǎn)生活有著非常密切的聯(lián)系，在工業(yè)生產(chǎn)中也非常重要的一個(gè)基本參數(shù)，比如在機(jī)械、石油、化工和電子等各類(lèi)工業(yè)中需要時(shí)刻對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。隨著近些年計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子器件在廣泛的應(yīng)用，由此發(fā)展起來(lái)的溫度測(cè)量技術(shù)在監(jiān)測(cè)中具有準(zhǔn)確、可靠、自動(dòng)化程度高和實(shí)時(shí)性強(qiáng)等特點(diǎn)。因此，基于單片機(jī)的溫度測(cè)量系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用。1.2溫度測(cè)量系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展溫度傳感器的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段:①傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器、②模擬集成溫度傳感器、③智能集成溫度傳感器。目前的智能溫度傳感器(亦稱(chēng)數(shù)字溫度傳感器)是在20世紀(jì)90年代中期問(wèn)世的,它是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試技術(shù)(ATE)的結(jié)晶，特點(diǎn)是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量,適配各種微控制器(MCU)。社會(huì)的發(fā)展使人們對(duì)傳感器的要求也越來(lái)越高，現(xiàn)在的溫度傳感器正在基于單片機(jī)的基礎(chǔ).上從模擬式向數(shù)字式，從集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向飛速發(fā)展，并朝著高精度、多功能、總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開(kāi)發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測(cè)溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展[7]。關(guān)于國(guó)內(nèi)溫度測(cè)量系統(tǒng)發(fā)展是十分迅速的，至今也取得了很多的成果。例如：劉星宇[8]設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的溫度采集系統(tǒng),由DS18B20傳感器直接將前端位置處的溫度數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),發(fā)送到單片機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集,最后LCD1602顯示模塊將結(jié)果展示。吳迎春和曾利霞[9]利用AT89C51單片機(jī)和DS18B20溫度傳感器設(shè)計(jì)了一款能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集并當(dāng)環(huán)境溫度超過(guò)設(shè)定值時(shí)進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警的溫度采集系統(tǒng)。論文使用Proteus對(duì)電路進(jìn)行仿真,得到溫度采集系統(tǒng)的仿真電路圖,按照電路圖焊接完成硬件電路,并對(duì)硬件電路進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試結(jié)果表明:該系統(tǒng)能實(shí)時(shí)顯示環(huán)境溫度,溫度采集范圍為-55～+120℃,溫度測(cè)量精度可以達(dá)到0.1℃;可以根據(jù)用戶(hù)需求設(shè)定溫度上下限,當(dāng)環(huán)境溫度超出設(shè)定值時(shí),系統(tǒng)能進(jìn)行聲光報(bào)警。該溫度采集系統(tǒng)性能可靠、成本低廉、使用便捷。賈宇龍[10]介紹了基于80C51單片機(jī)、DS18B20傳感器、AT24C02存儲(chǔ)芯片等模塊的多點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng),并采用C語(yǔ)言在Keil編程后導(dǎo)入Proteus下進(jìn)行仿真,最終對(duì)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行分析。結(jié)果表明,系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)高精度、智能化的多點(diǎn)測(cè)量,同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示、存儲(chǔ)及上傳。可以在電力以及醫(yī)療設(shè)備過(guò)熱監(jiān)測(cè)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,以及危險(xiǎn)環(huán)境下的溫度測(cè)量等方面得到有效使用。李想[11]闡述溫控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,關(guān)鍵技術(shù)。包含硬件電路和軟件設(shè)計(jì),溫度傳感器的架構(gòu)分析,以及其他輔助電路,對(duì)該溫度控制系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行測(cè)評(píng)。在國(guó)外例如D.RaviKishore;SolomonRaju;G.ChandrasekharReddy;TJ.Prasannamba[12]發(fā)明了一個(gè)框架，使壓電和太陽(yáng)能的農(nóng)村電氣化利用。壓電和太陽(yáng)能將被視為可再生能源。該框架還利用逆變器來(lái)切換交流設(shè)備。利用壓電傳感器和太陽(yáng)能電池板。獲得的活力保存在電池中。電池電源被饋送到脈沖發(fā)生器，進(jìn)而饋送到能夠產(chǎn)生不同頻率的開(kāi)/關(guān)脈沖的MOSFET。這是饋送到一個(gè)升壓變壓器產(chǎn)生一個(gè)低電壓交流。所獲得的能量將作為電源提供給AT89S52微控制器。溫度傳感器LM35可以與微控制器接口。電機(jī)可與之相連，以便根據(jù)溫度工作。NNMahzan,NIMEnazai,NMZin,KSSKMNoh[13]利用GSM模塊設(shè)計(jì)一個(gè)基于Arduino的家庭火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。本工程以保障房屋安全為目的，重點(diǎn)是避免居民和房屋內(nèi)財(cái)產(chǎn)發(fā)生火災(zāi)事故。它采用ArduinoUno板和ATmega328芯片。使用的主控制器當(dāng)然是ATmega328，它控制受溫度傳感器影響的家庭火災(zāi)警報(bào)。LM35溫度傳感器用于檢測(cè)火災(zāi)產(chǎn)生的熱量。將通過(guò)GSM模塊通過(guò)短消息服務(wù)（SMS）向用戶(hù)發(fā)送警報(bào)消息。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到溫度達(dá)到或超過(guò)40°C時(shí)，將立即在LCD顯示屏上顯示警報(bào)通知，同時(shí)在室內(nèi)溫度升高時(shí)向用戶(hù)發(fā)送短信警報(bào)。對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行記錄和討論。通過(guò)該系統(tǒng)，可以幫助用戶(hù)提高安全水平，預(yù)防事故的發(fā)生。AhmetTOP;CemHAYDARO?LU;MuammerG?KBULUT[14]他們利用Arduino微控制器，以PID控制非絕緣環(huán)境的溫度，并以不同的參數(shù)值作為開(kāi)關(guān)量。由交流電壓操作電阻器加熱具有高傳熱性的介質(zhì)，并且在連接處和表面上沒(méi)有絕緣材料以防止熱傳遞到外部環(huán)境中。加熱環(huán)境的溫度采用LM35溫度傳感器，轉(zhuǎn)換為0-10V工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。轉(zhuǎn)換為電壓值的溫度信息作為模擬輸入應(yīng)用于Arduino微控制器，通過(guò)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)路徑設(shè)置電阻電壓作為PID操作的結(jié)果。1.3課題的設(shè)計(jì)目的通過(guò)本課題的設(shè)計(jì)，了解溫度測(cè)量系統(tǒng)的基本原理，同時(shí)對(duì)大學(xué)四年所學(xué)習(xí)到的專(zhuān)業(yè)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的回顧，提升了自己的軟件編程的能力。從而大幅提高對(duì)機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平，提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析與解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，為畢業(yè)后從事工程技術(shù)和科研工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1.4本文工作內(nèi)容（1）C語(yǔ)言編程能力，軟件編程能力和調(diào)試能力；（2）51單片機(jī)與LM35溫度傳感器、AMPIRE128×64模塊的連接；LM35溫度傳感器以及AMPIRE128×64的控制技術(shù)；μA741放大電路設(shè)計(jì)；TLC549轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)；溫度測(cè)量系統(tǒng)的工作原理。第二章總體方案設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)概述該課題主要是設(shè)計(jì)一款基于LM35溫度傳感器和AT89C51單片機(jī)的溫度測(cè)量系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)基本的測(cè)量溫度功能。模塊主要有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，控制模塊以及數(shù)據(jù)顯示模塊。該系統(tǒng)是通過(guò)傳感器把物體的重力轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)并且輸出：LM35溫度傳感器將測(cè)量到的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出到信號(hào)放大電路，與溫度值對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)經(jīng)放大后輸出至A/D轉(zhuǎn)換器，再把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)發(fā)送給51單片機(jī)，51單片機(jī)系統(tǒng)根據(jù)顯示需要處理數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行計(jì)算轉(zhuǎn)換，最后由AMPIRE128×64將所得溫度信息以數(shù)字和文字的形式呈現(xiàn)，供使用者查看。2.2設(shè)計(jì)方案選擇方案一：普通紅外溫度測(cè)量紅外測(cè)溫是由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測(cè)器、信號(hào)放大器、信號(hào)處理和顯示輸出等部分組成。光學(xué)系統(tǒng)匯聚其視場(chǎng)內(nèi)的目標(biāo)紅外輻射能量，紅外能量聚焦在光電探測(cè)器上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào)，電信號(hào)再經(jīng)換算轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y(cè)目標(biāo)的溫度值。但是該方式不能做到實(shí)時(shí)測(cè)量，它需要測(cè)量人員去進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)發(fā)生危險(xiǎn)情況時(shí)就不能發(fā)揮它的作用，而且該測(cè)量會(huì)與當(dāng)時(shí)實(shí)際溫度產(chǎn)生偏差，不具有實(shí)時(shí)性。方案二：基于單片機(jī)和溫度傳感器的測(cè)量該測(cè)量是基于最小系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，它不需要測(cè)量人員去測(cè)量，只需要監(jiān)視人員檢測(cè)就行了，因?yàn)樵撓到y(tǒng)是通過(guò)溫度傳感器和單片機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)一系列轉(zhuǎn)換，最終通過(guò)LCD顯示屏顯示，然后附加報(bào)警功能，就可以做到了。而且該方式具有實(shí)時(shí)性。我最后選擇的是方案二，因?yàn)樽约涸诖髮W(xué)的時(shí)候接觸過(guò)單片機(jī)，做起來(lái)會(huì)比較得心應(yīng)手一點(diǎn)。2.3傳感器選擇（1）熱敏電阻熱敏電阻的價(jià)格在市場(chǎng)上價(jià)格比較便宜，在大規(guī)模應(yīng)用時(shí)很適合，而且靈敏度比較高。但是其在實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候線(xiàn)性度較差，而且調(diào)試比較困難，故不適用熱敏電阻。AD590AD590擁有良好的線(xiàn)性關(guān)系，靈敏度比較高、而且使用時(shí)簡(jiǎn)單方便，但是其價(jià)格相對(duì)來(lái)說(shuō)比較貴，因此不選用。LM35溫度傳感器LM35溫度傳感器其輸出電壓與攝氏溫標(biāo)呈線(xiàn)性關(guān)系，調(diào)試比較簡(jiǎn)單，靈敏度高，而且價(jià)格也比較合適。因此相比較熱敏電阻、AD590和LM35溫度傳感器這三種來(lái)說(shuō)，選擇LM35溫度傳感器才是最適合的。2.4最終方案主要采用LM35溫度傳感器、信號(hào)放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器、51單片機(jī)和AMPIRE128×64液晶顯示屏，完成51單片機(jī)與LM35溫度傳感器之間的數(shù)據(jù)發(fā)送和模塊指令接收、指令解析和數(shù)據(jù)包接收，以此實(shí)現(xiàn)LM35溫度測(cè)量系統(tǒng)的基本溫度測(cè)量功能，并將LM35溫度傳感器模塊收集和轉(zhuǎn)化的物體溫度信息通過(guò)AMPIRE128×64顯示出來(lái)。圖2-1系統(tǒng)框圖第三章硬件設(shè)計(jì)概述3.1單片機(jī)的最小系統(tǒng)對(duì)于51單片機(jī)[15]而言，單片機(jī)，晶振電路，復(fù)位電路構(gòu)成其最小系統(tǒng)。其中復(fù)位電路就是：電阻給電容充電，電容的電壓緩慢上升直到Vcc，沒(méi)到VCC時(shí)芯片復(fù)位腳近似低電平，芯片復(fù)位，接近VCC時(shí)芯片復(fù)位腳近高電平，于是芯片停止復(fù)位，復(fù)位完成。通俗一點(diǎn)的理解就是單片機(jī)的復(fù)位電路好比電腦重啟的一部分，當(dāng)在使用過(guò)程中，電腦出現(xiàn)了死機(jī)的情況，只需要按下重啟按鈕，電腦就會(huì)重新運(yùn)行。單片機(jī)也一樣，當(dāng)受到外界因素影響時(shí)，造成單片機(jī)出錯(cuò)，內(nèi)部按下復(fù)位按鈕，就會(huì)使得單片機(jī)重新運(yùn)行。因此復(fù)位電路的基本作用是：在上電或者復(fù)位的過(guò)程中，控制CPU的復(fù)位狀態(tài)，在這段時(shí)間內(nèi)讓CPU保持復(fù)位狀態(tài)，而不是一上電或者剛復(fù)位就開(kāi)始工作。防止CPU出現(xiàn)錯(cuò)誤的指令，執(zhí)行錯(cuò)誤的操作，進(jìn)而避免出現(xiàn)“死機(jī)”或者“程序走飛”等現(xiàn)象。晶振[16]是一種元器件，任何一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)中都有晶振的存在，晶振的主要作用是通過(guò)結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路，進(jìn)而產(chǎn)生單片機(jī)所需要的時(shí)鐘頻率。因?yàn)閱纹瑱C(jī)接收的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率，因此單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率越高，那么單片機(jī)運(yùn)行速度就越快。在通常工作條件下，晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時(shí)鐘頻率。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)，可以用與同一個(gè)晶振相連的不同鎖相環(huán)來(lái)提供。由于單片機(jī)工作時(shí)，是一條一條地從RoM中取指令，然后一步一步地執(zhí)行。單片機(jī)訪(fǎng)問(wèn)一次存儲(chǔ)器的時(shí)間，稱(chēng)之為一個(gè)機(jī)器周期，這是一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)。—個(gè)機(jī)器周期包括12個(gè)時(shí)鐘周期。如果一個(gè)單片機(jī)選擇了12MHz晶振，它的時(shí)鐘周期是1／12us，它的一個(gè)機(jī)器周期是12×(1／12)us，也就是1us。因此可以說(shuō)：?jiǎn)纹瑱C(jī)晶振的作用是就是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)，沒(méi)有晶振，就沒(méi)有時(shí)鐘周期，沒(méi)有時(shí)鐘周期，就無(wú)法執(zhí)行程序代碼，單片機(jī)就無(wú)法工作，由此可見(jiàn)晶振對(duì)于單片機(jī)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。如下圖3-1為此次設(shè)計(jì)的AT89C51單片機(jī)的晶振電路圖：圖3-1晶振電路圖單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)由內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)和外部時(shí)鐘信號(hào)組成。內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)由單片機(jī)內(nèi)部的晶振路產(chǎn)生，外部時(shí)鐘信號(hào)由外部信號(hào)產(chǎn)生。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部晶振電路產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，要求XTAL1作為外接晶振電路的輸入端，XTAL2作為外接晶振電路的輸出端。定時(shí)原件一般是用晶體振蕩器和電容組成并聯(lián)諧振回路，晶體的振蕩頻率范圍在1.2~13MHz。結(jié)合以上設(shè)計(jì)，搭建出本系統(tǒng)的基于AT89C51的最小系統(tǒng)：圖3-2最小單片機(jī)系統(tǒng)3.2LM35溫度傳感器的簡(jiǎn)介L(zhǎng)M35溫度傳感器是由美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司（NationalSemiconductor）所生產(chǎn)的溫度傳感器，其輸出電壓與攝氏溫標(biāo)呈線(xiàn)性關(guān)系，轉(zhuǎn)換公式如式VOUT?LM35(T)=10mV℃×T℃，0℃時(shí)輸出為0V，每升高1℃，輸出電壓增加10mV。因而,從使用角度來(lái)說(shuō)，LM35[17]與用開(kāi)爾文標(biāo)準(zhǔn)的線(xiàn)性溫度傳感器相比更有優(yōu)越之處LM35有多種不同封裝型式，外觀如圖所示。TO-92封裝引腳圖

SO-8IC式封裝引腳圖

TO-46金屬罐形封裝引腳圖

TO-220塑料封裝引腳圖圖3-3LM35溫度傳感器封裝引腳圖LM35電源供應(yīng)模式有單電源與正負(fù)雙電源兩種，我選用的是單電源模式，其接腳如圖所示，正負(fù)雙電源的供電模式可提供負(fù)溫度的量測(cè)；兩種接法的靜止電流-溫度關(guān)系如圖所示，在靜止溫度中自熱效應(yīng)低(0.08℃)，單電源模式在25℃下靜止電流約50μA，工作電壓較寬，可在4—20V的供電電壓范圍內(nèi)正常工作非常省電。單電源模式正負(fù)雙電源模式圖3-4LM35電源供應(yīng)模式接腳圖單電源模式

正負(fù)雙電源模式圖3-5靜止電流-溫度關(guān)系由此，可以設(shè)計(jì)出有關(guān)于LM35溫度傳感器的電路,如下圖3-6所示，其中VOUT表上的加減標(biāo)志可以用來(lái)調(diào)整數(shù)值的大小，代表LM35溫度傳感器所測(cè)得的溫度大小，用來(lái)模擬實(shí)際溫度監(jiān)測(cè)情況。圖3-6LM35溫度傳感器電路其中LM35溫度傳感器的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)傳導(dǎo)，進(jìn)入μA741運(yùn)算放大電路，經(jīng)過(guò)放大，進(jìn)入TLC549，開(kāi)始A/D轉(zhuǎn)換，最后進(jìn)入單片機(jī)，如圖3-7所示：圖3-7電壓流入過(guò)程圖3.3單片機(jī)的確定（1）ICL7107A/D轉(zhuǎn)換&譯碼方案常見(jiàn)A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換方式有非積分式和積分式兩類(lèi)，例如逐次逼近式比較A/D轉(zhuǎn)換、斜坡電壓式A/D轉(zhuǎn)換等屬于非積分式，其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度快，但抗干擾能力差。電壓反饋型V-F變換、雙積分式A/D轉(zhuǎn)換則屬于積分式，其特點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，測(cè)量信度高，但轉(zhuǎn)換速度低，在速度要求不太高的情況下獲得廣泛應(yīng)用。AVR單片機(jī)方案該電路上利用AVR單片機(jī)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換輸出數(shù)字信號(hào)控制數(shù)碼管顯示溫度值。并且可以通過(guò)編寫(xiě)程序?qū)斎胄盘?hào)進(jìn)行分段化處理，使得測(cè)量精度大大提高，而且該電路無(wú)需外接譯碼器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但由于程序比較復(fù)雜，而且接觸較少，因此不采用。AT89C51單片機(jī)方案由于AT89C51單片機(jī)接觸比較多，而且價(jià)格比較便宜，可靠性高。由于選擇的是LM35溫度傳感器，二者都比較簡(jiǎn)單可靠，顯然選擇可靠性高而且價(jià)格便宜的AT89C51單片機(jī)比較合適。3.4AT89C51單片機(jī)的簡(jiǎn)介AT89C51單片機(jī)[18]是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS8位單片機(jī)，它的片內(nèi)含有4Kbytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序儲(chǔ)存器和128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，器件用的是ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)。片內(nèi)置通用8位中央處理器(CPU)[19]和flash存儲(chǔ)單元[20]。單片機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)保存時(shí)間為10年，而且可以構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，增加系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)成本。圖3-8AT89C51引腳圖其中VCC是供電電壓，GND是代表接地。P0口:P0口為8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí),被定義為高阻輸入。PO能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，PO口作為原碼輸入口,當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí),PO輸出原碼，此時(shí)PO外部必須被拉高。P1口:P1口是一個(gè)內(nèi)部提供.上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部_上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流,這是由于內(nèi)部.上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口:P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0口,P2口緩沖器可接收,輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高,且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FL

ASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口是作為I/O口線(xiàn)，同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)，但是更重要的是它的第二用途，如下表：表3-1P3口各引腳功能端口引腳第二功能P3.0RXD(串行輸入口)P3.1TXD(串行輸出口)P3.2INT0（外部中斷0）P3.3INT1（外部中斷1）P3.4T0(計(jì)時(shí)器0外部輸入)P3.5T1(計(jì)數(shù)器1外部輸入)P3.6外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通P3.7外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通AT89C51主要特性:與MCS-51兼容4K字節(jié)可編程FLASH存儲(chǔ)器壽命：1000寫(xiě)/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定128×8位內(nèi)部RAM32可編程I/O線(xiàn)兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5個(gè)中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路3.5LCD顯示屏的確定在單片機(jī)的人機(jī)交流中，一般有如下幾種輸出方式：發(fā)光管、LED數(shù)碼管和液晶顯示器。但是，這次設(shè)計(jì)需要用到顯示具體數(shù)值的，所以選用液晶顯示器。在單片機(jī)系統(tǒng)中使用液晶顯示器有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，例如：①顯示質(zhì)量高；②數(shù)字式接口，因?yàn)槎际菙?shù)字式，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡(jiǎn)單可靠，操作更加方便；③體積小，重量輕；④功耗低。液晶顯示的原理[21]是利用液晶的物理特性，通過(guò)電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制。具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)、易實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)，目前已被廣泛應(yīng)用于電腦、移動(dòng)通信等眾多領(lǐng)域。液晶顯示按其顯示方式可分為段氏、字符式和點(diǎn)陣式。按驅(qū)動(dòng)方式分為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)（Static）、單純矩陣驅(qū)動(dòng)（Simple

Matrix）和主動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)（Active

Matric）三種。此次我選用的是AMPIRE128×64[22]的漢字圖形型液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形：圖3-9液晶顯示屏AMPIRE128X64各接口說(shuō)明表：表3-2AMPIRE128×64接口說(shuō)明表管腳號(hào)管腳電平說(shuō)明1CS1H/L片選擇信號(hào)，低電平時(shí)選擇前64列2CS2H/L片選擇信號(hào)，低電平時(shí)選擇后64列3GND0V邏輯電源地4VCC5.0V邏輯電源正5V0LCD驅(qū)動(dòng)電壓，應(yīng)用時(shí)在VEE與V0之間加一2K可調(diào)電阻6RSH/L數(shù)據(jù)\指令選擇：高電平：數(shù)據(jù)D0-D7將送入顯示RAM；低電平：數(shù)據(jù)D0-D7將送入指令寄存器執(zhí)行7R/WH/L讀\寫(xiě)選擇：高電平：讀數(shù)據(jù)；低電平：寫(xiě)數(shù)據(jù)8EH/L讀寫(xiě)使能，高電平有效，下降沿鎖定數(shù)據(jù)9DB0H/L數(shù)據(jù)輸入輸出引腳10DB1H/L數(shù)據(jù)輸入輸出引腳11DB2H/L數(shù)據(jù)輸入輸出引腳12DB3H/L數(shù)據(jù)輸入輸出引腳13DB4H/L數(shù)據(jù)輸入輸出引腳14DB5H/L數(shù)據(jù)輸入輸出引腳15DB6H/L數(shù)據(jù)輸入輸出引腳16DB7H/L數(shù)據(jù)輸入輸出引腳17RSTL復(fù)位信號(hào)，低電平有效18VOUT-10VLCD驅(qū)動(dòng)電源AMPIRE12864液晶顯示器主要包括以下幾個(gè)硬件模塊：①顯示數(shù)據(jù)RAM(DDRAM)②I/O緩沖器（DB0～DB7）③輸入寄存器④輸出寄存器⑤指令寄存器⑥狀態(tài)字寄存器⑦X地址寄存器⑧Y地址計(jì)數(shù)器3.6A/D轉(zhuǎn)換模塊目前，A/D轉(zhuǎn)換常用的技術(shù)有：計(jì)數(shù)式A/D轉(zhuǎn)換、逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換、雙積分式A/D轉(zhuǎn)換、并行A/D轉(zhuǎn)換、串并行A/D轉(zhuǎn)換和V/F變換等。在這些轉(zhuǎn)換當(dāng)中，主要區(qū)別在于速度、精度以及價(jià)格，速度越快，精度越高，價(jià)格也就越貴。其中逐次逼近式A/D[23]轉(zhuǎn)換既有一定的速度，又具有一定的精度，而且價(jià)格也適中，是目前應(yīng)用最為廣泛的一種。其原理是用一系列的基準(zhǔn)電壓同輸入電壓相比較，逐位確定轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)的各位是1還是0，確定次序是從高位到低位進(jìn)行。轉(zhuǎn)換模塊選用的是TLC549[24]，這是一款由美國(guó)德州儀器公司生產(chǎn)的8位串行A/D轉(zhuǎn)換芯片，它可以與通用微處理器、控制器通過(guò)GLK、CS和DATAOUT三條口線(xiàn)進(jìn)行串行接口。它具有4MHz片內(nèi)系統(tǒng)時(shí)鐘和軟硬件控制電路，轉(zhuǎn)換時(shí)間最長(zhǎng)為17微秒，TLC549一秒轉(zhuǎn)換次數(shù)為40000次。TLC549采用的是差分參考電壓高阻輸入，抗干擾，還可以按照比例量程來(lái)校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換范圍，VREF-接地，VREF+-VREF-≥1V，可以用于較小信號(hào)的采樣。TLC549具有控制口線(xiàn)少、時(shí)序簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換速度快、能耗低和價(jià)格便宜等特點(diǎn)。圖3-10TLC549內(nèi)部框圖TLC549的極限參數(shù)為：

（1）電源電壓：6.5V

（2）輸入電壓范圍：0.3V～VCC+0.3V

（3）輸出電壓范圍：0.3V～VCC+0.3V

（4）峰值輸入電流（任一輸入端）：±10mA

（5）總峰值輸入電流（所有輸入端）：±30mA

（6）工作溫度：0℃～70℃而且TLC549具有獨(dú)立的片內(nèi)系統(tǒng)時(shí)鐘，該時(shí)鐘與I/OCLOCK是獨(dú)立工作的，當(dāng)片選端為高是，數(shù)據(jù)輸出端（DATAOUT）處于高阻狀態(tài)，此時(shí)I/OCLOCK無(wú)效。這種控制允許在同時(shí)使用多片TLC549是時(shí)，共用I/OCLOCK，節(jié)省I/O口，以減少多路A/D并用時(shí)的I/O控制端口數(shù)量。TLC549與單片機(jī)AT89C51的接線(xiàn)：TLC549可以方便的與具有外圍接口（SPI）的單片機(jī)或者微處理器連接配合使用，也可以與51系列通用單片機(jī)連接使用，其與AT89C51接口連接如如下圖3-12所示，其與單片機(jī)AT89C51單片機(jī)連接圖如下圖3-13所示：圖3-11接口連接圖SPI介紹[25]SPI接口作為同步串行接口，通過(guò)SPI接口可以進(jìn)行單片機(jī)和各種外接設(shè)備的信號(hào)傳輸。其特點(diǎn)包括：1.使用三根線(xiàn)實(shí)現(xiàn)同步數(shù)據(jù)傳輸；2.具有主從模式供選擇；3.可編程時(shí)鐘頻率多；4.數(shù)據(jù)傳輸速度快；5.采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，不需要地址查詢(xún)6.沒(méi)有指定的應(yīng)答機(jī)制SPI接口主要由CSN，SCK，MOSI和MISO四根信號(hào)線(xiàn)組成。CSN：模塊和單片機(jī)之間的片選信號(hào)線(xiàn)，平時(shí)CSN是高電位，當(dāng)電位拉低時(shí)，進(jìn)行模塊和單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸。 MOSI：?jiǎn)纹瑱C(jī)的信號(hào)輸出端，模塊的信號(hào)輸入端，單片機(jī)通過(guò)MOSI向模塊寫(xiě)入數(shù)據(jù)。 MISO：?jiǎn)纹瑱C(jī)的信號(hào)輸入端，模塊的信號(hào)輸出端，模塊通過(guò)MISO向單片機(jī)反饋狀態(tài)。 SCK：時(shí)鐘信號(hào)線(xiàn)。時(shí)鐘線(xiàn)在CSN拉低前也處于低電位，當(dāng)單片機(jī)將一位數(shù)據(jù)放好后，時(shí)鐘線(xiàn)拉高來(lái)通知模塊取走數(shù)據(jù)。3.7按鍵報(bào)警電路如下圖3-14所示，加鍵和減鍵的作用是來(lái)設(shè)置溫度的最大值和最小值，根據(jù)實(shí)際需求，設(shè)置合理的溫度區(qū)間。當(dāng)LM35溫度傳感器所測(cè)得的溫度高于或者低于這個(gè)溫度區(qū)間時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)。圖3-12按鍵電路如圖3-15所示，當(dāng)LM35溫度傳感器測(cè)得的溫度在設(shè)定的溫度區(qū)間時(shí)，右邊的D2LED報(bào)警燈就會(huì)顯示為綠色，當(dāng)溫度超過(guò)或者低于這個(gè)溫度區(qū)間，左邊的D2LED就會(huì)顯示為紅色，以此來(lái)達(dá)到報(bào)警警示作用。圖3-13LED報(bào)警燈電路3.8運(yùn)算放大電路物理量的感測(cè)在一般應(yīng)用中，經(jīng)常使用各類(lèi)傳感器將位移、角度、壓力、與流量等物理量轉(zhuǎn)換為電流或電壓信號(hào)，之后再由量測(cè)此電壓電流信號(hào)間接推算出物理量變化，以達(dá)成感測(cè)、控制的目的。但有時(shí)傳感器所輸出的電壓電流信號(hào)可能非常微小，以致信號(hào)處理時(shí)難以察覺(jué)其間的變化，故需要以放大器進(jìn)行信號(hào)放大以順利測(cè)得電流電壓信號(hào)，而放大器所能達(dá)成的工作不僅是放大信號(hào)而已，尚能應(yīng)用于緩沖隔離、準(zhǔn)位轉(zhuǎn)換、阻抗匹配、以及將電壓轉(zhuǎn)換為電流或電流轉(zhuǎn)換為電壓等用途。由于LM35溫度傳感器的輸出電壓為0-0.99V，雖然該電壓范圍在TLC549A/D轉(zhuǎn)換器的輸入允許電壓范圍內(nèi)，但是該電壓信號(hào)較弱，如果有不進(jìn)行信號(hào)放大處理，就會(huì)導(dǎo)致A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字量太小，精度較低。系統(tǒng)選用的放大器為μA741[26]通用型放大器，采用該放大器對(duì)LM35溫度傳感器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行幅度放大，還可以對(duì)其進(jìn)行阻抗匹配、波形變換和噪聲抑制等處理。該系統(tǒng)采用的是同相輸入，電壓放大的倍數(shù)為5倍，電路圖如圖3-14所示：圖3-14放大電路圖第四章軟件設(shè)計(jì)概述軟件采用模塊化編寫(xiě)，將總體分為不同的模塊，然后分別對(duì)它們進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣結(jié)構(gòu)清晰，程序清楚，方便進(jìn)行后續(xù)工作。我這里主要是對(duì)于LCD模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行詳細(xì)的編寫(xiě)。4.1LCD顯示模塊顯示屏由兩片控制器控制，分別用CS1和CS2控制。每個(gè)內(nèi)部帶有64X64位（512字節(jié)）的RAM緩沖區(qū)，對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖4-1所示:圖4-1AMPIRE128×64地址映射圖整個(gè)屏幕分左、右兩個(gè)屏，每個(gè)半屏右8頁(yè)，每頁(yè)有8行，注意數(shù)據(jù)是豎行排列。顯示一個(gè)字要16×16點(diǎn)，全屏有128×64個(gè)點(diǎn)，故可顯示32個(gè)中文漢字。每?jī)身?yè)顯示一行漢字，可顯示4行漢字，每行8個(gè)漢字，共32個(gè)漢字。而顯示數(shù)據(jù)需要16×8個(gè)點(diǎn)，可顯示數(shù)據(jù)是漢字的兩倍。屏幕是通過(guò)CS1、CS2兩信號(hào)來(lái)控制的，不同的組合方式所選的屏幕是不同的，對(duì)應(yīng)關(guān)系如表4-1所示。表4-1屏幕選擇表CS1CS2選屏00全選01左屏10右屏11不選AMPIRE128×64液晶顯示器共有5個(gè)控制引腳，對(duì)應(yīng)5個(gè)控制信號(hào)。它們分別是寄存器選擇信號(hào)RS，讀寫(xiě)控制信號(hào)R/W，使能信號(hào)E，左屏片選信號(hào)CS1，右屏片選信號(hào)CS2。AMPIRE12864液晶顯示器的寄存器選擇信號(hào)RS，讀寫(xiě)控制信號(hào)R/W與8位三態(tài)數(shù)據(jù)口輸入輸出的控制代碼的不同組合就組成了不同的控制指令，這些指令控制液晶顯示器完成各種操作。液晶模塊顯示漢字方法：使用圖形液晶模塊以點(diǎn)陣形式來(lái)顯示漢字和圖形，每8個(gè)點(diǎn)組成1個(gè)字節(jié)，每個(gè)點(diǎn)用一個(gè)二進(jìn)制位表示，存1的點(diǎn)顯示時(shí)在屏上顯示一個(gè)亮點(diǎn)，存0的點(diǎn)則在屏上不顯示，最常用的16×16的漢字點(diǎn)陣由32個(gè)字節(jié)組成。在AMPIRE128×64顯示屏上豎向8個(gè)點(diǎn)為1個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，通過(guò)字模提取軟件按照先左后右，先上后下的方式對(duì)漢字進(jìn)行字模提取。漢字的程序如下:voidWrite_Han(ucharx,y,bitz,ucharcode*p){ uchari,j; uchart=0; for(i=x;i<x+2;i++) { for(j=y;j<y+16;j++) { Lcd_xy(i,j); if(z==0)Write_Data(p[t++]); elseWrite_Data(~p[t++]); } } CS1=CS2=1;}數(shù)字的程序如下:voidWrite_Shu(ucharx,y,bitz,ucharcode*p){ uchari,j; uchart=0; for(i=x;i<x+2;i++) { for(j=y;j<y+8;j++) { Lcd_xy(i,j); if(z==0)Write_Data(p[t++]); elseWrite_Data(~p[t++]); } } CS1=CS2=1;}voidWrite_Tu(ucharcode*p){uchari,j; uintt=0; for(i=0;i<8;i++) { for(j=0;j<128;j++) { Lcd_xy(i,j); Write_Data(p[t++]); } } CS1=CS2=1;}4.2TLC549模塊TLC549與AT89C51單片機(jī)相連,其串行I/O接口示意圖如下圖所示4-2TLC549與AT89C51串行I/O接口示意圖其中，單片機(jī)的P1.2腳是與TLC549的CS連接，用作片選信號(hào)端；P1.1腳與DOUT連接作為數(shù)據(jù)接收端口；P1.0腳與CLK相連用作脈沖時(shí)鐘端口。A/D轉(zhuǎn)換的過(guò)程：當(dāng)CS變?yōu)榈碗娖胶?，TLC549芯片被選中，同時(shí)前次轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高有效位MSB（A7）自DATAOUT端輸出。接著要求自I/OCLOCK端輸入8個(gè)外部時(shí)鐘信號(hào)，前7個(gè)I/OCLOCK信號(hào)的作用是配合TLC549輸出前次轉(zhuǎn)換結(jié)果的A6～A0的7位，并為本次轉(zhuǎn)換做準(zhǔn)備。在第4個(gè)I/OCLOCK信號(hào)由高至低的跳變之后，片內(nèi)采樣/保持電路對(duì)輸入模擬量采樣開(kāi)始，第8個(gè)I/OCLOCK信號(hào)的下降沿使片內(nèi)采樣/保持電路進(jìn)入保持狀態(tài)并啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。

轉(zhuǎn)換時(shí)間為36個(gè)系統(tǒng)時(shí)間周期，最大為17us。直到A/D轉(zhuǎn)換完成前的這段時(shí)間內(nèi)，TLC549的控制邏輯要求或者保持高電平，或者I/OCLOCK時(shí)鐘端保持36個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期的低電平。

由此可見(jiàn)，在自TLC549的I/OCLOCK端輸入8個(gè)外部時(shí)鐘信號(hào)期間需要完成以下工作：讀入前次A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，對(duì)本次轉(zhuǎn)換的輸入模擬信號(hào)采樣并保持，啟動(dòng)本次A/D轉(zhuǎn)換。其程序采樣流程圖如下圖4-3所示4-3TLC549程序采集流程圖其程序如下：#include<TLC549.h> #include<Mydefine.h>#defineN8unsignedcharcount;//濾波函數(shù)的計(jì)數(shù)值/*unsignedcharbdatadat;//dat是可位尋址的變量sbitdat7=dat^7;sbitdat6=dat^6;sbitdat5=dat^5;sbitdat4=dat^4;sbitdat3=dat^3;sbitdat2=dat^2;sbitdat1=dat^1;sbitdat0=dat^0;//取出dat的各個(gè)位*///unsignedcharTLC549_ReadByte(void){//讀一個(gè)字節(jié)函數(shù) unsignedcharvalue=0,i=0; TLC549_DOUT=1;//51單片機(jī)讀數(shù)據(jù)時(shí)得先把管腳置1 for(i=0;i<8;i++) { if(TLC549_DOUT==1) value|=(0x80>>i);//獲取數(shù)據(jù)線(xiàn)的位放到相應(yīng)位上 //(有1時(shí)寫(xiě)1，無(wú)1時(shí)保持0) TLC549_CLK=1; TLC549_CLK=0; delayus(50);//根據(jù)datasheet,下降沿產(chǎn)生后， //400ns后新的位被寫(xiě)到數(shù)據(jù)線(xiàn)上，所以這里進(jìn)行延時(shí) }returnvalue;}unsignedcharTLC549_GetValue(void){ unsignedcharConvertValue; TLC549_CS=0;//打開(kāi)片選 ConvertValue=TLC549_ReadByte();//讀取轉(zhuǎn)換后的8位AD值 TLC549_CS=1;//關(guān)閉片選 delayus(50);//等待轉(zhuǎn)換結(jié)束最長(zhǎng)17usreturnConvertValue;//返回轉(zhuǎn)換結(jié)果}unsignedcharTLC549_Filter()//濾波函數(shù){ charcount,i,j; unsignedcharvalue_buf[N],temp; intsum=0; for(count=0;count<N;count++) { value_buf[count]=TLC549_GetValue(); delayus(300); } for(j=0;j<N-1;j++) { for(i=0;i<N-j;i++) { if(value_buf[j]>value_buf[i+j]) { temp=value_buf[j]; value_buf[j]=value_buf[i+j]; value_buf[i+j]=temp; } } } for(count=1;count<N-1;count++) sum+=value_buf[count]; return(unsignedchar)(sum/(N-2));}unsignedcharAD_Convert(void){ unsignedcharAD_Value; AD_Value=TLC549_Filter(); returnAD_Value;}/*unsignedcharTLC549_Filter(void){ unsignedintsum=0; for(count=0;count<N;count++) {//連續(xù)采8個(gè)數(shù)據(jù)，相加，放到sum中 sum+=TLC549_GetValue(); delayus(300); } return(unsignedchar)(sum>>3);//求平均值，左移三位相當(dāng)于除以8} */第五章仿真概述5.1仿真電路此次仿真電路包括系統(tǒng)的最小單片機(jī)系統(tǒng)，LM35溫度傳感器電路、μA741運(yùn)算放大電路、AMPIRE128×64電路、TLC549A/D轉(zhuǎn)換電路、LED報(bào)警燈和按鍵加減溫度電路。圖5-1仿真原理電路圖5.2仿真實(shí)驗(yàn)1.關(guān)于溫度顯示和LED報(bào)警燈（1）當(dāng)LM35溫度傳感器測(cè)得的溫度為安全溫度時(shí)：圖5-2（A）溫度報(bào)警燈仿真圖圖5-2（B）溫度報(bào)警燈仿真圖由圖5-2（A）和圖5-2（B）可以看出，當(dāng)設(shè)定的最高溫度為18℃，最低溫度為10℃時(shí)，LM35溫度傳感器所測(cè)得的溫度為17℃，正好符合所設(shè)定的溫度區(qū)間，而此時(shí)LED報(bào)警燈D1顯示為綠色，表明此時(shí)溫度為安全溫度，而且流經(jīng)LM35溫度傳感器和μA741的電流都在其各自安全區(qū)間內(nèi)。（2）當(dāng)LM35溫度傳感器測(cè)得的溫度為不安全溫度時(shí)：5-3（A）溫度報(bào)警燈仿真圖5-3（B）溫度報(bào)警燈仿真圖由圖5-3（A）和圖5-3（B）可以看出，當(dāng)設(shè)定的最高溫度為18℃，最低溫度為10℃時(shí)，流經(jīng)LM35溫度傳感器和μA741的電流都在其各自安全區(qū)間內(nèi)，LM35溫度傳感器所測(cè)得的溫度為9℃，不符合所設(shè)定的溫度區(qū)間，而此時(shí)LED報(bào)警燈D2顯示為紅色，表明此時(shí)溫度為不安全溫度，所以系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警。關(guān)于按鍵控制安全溫度區(qū)間的仿真①設(shè)置最大溫度圖5-4增加溫度最大值由圖5-4可知，溫度起始最大值為20℃，當(dāng)按下加鍵，然后加鍵復(fù)位，此時(shí)，設(shè)置的溫度最大值升高1℃，表示此系統(tǒng)設(shè)計(jì)有效。②設(shè)置溫度最小值圖5-5減小溫度最小值由圖5-5可知，溫度起始最小值為10℃，當(dāng)按下減鍵，然后減鍵復(fù)位，此時(shí)，設(shè)置的溫度最小值降低1℃，表示此系統(tǒng)設(shè)計(jì)有效。運(yùn)算放大電路仿真因?yàn)榇舜芜\(yùn)算放大電路使用的是μA741放大電路，設(shè)定的運(yùn)算放大倍數(shù)為5倍。圖5-6放大電路仿真圖由圖5-6可知，流入放大電壓表之前的電壓為0.05V，經(jīng)過(guò)放大電路放大后的電壓為0.26V；流入放大電壓表之前的電壓為0.10V，經(jīng)過(guò)放大電路放大后的電壓為0.51V；流入放大電壓表之前的電壓為0.15V，經(jīng)過(guò)放大電路放大后的電壓為0.76V，經(jīng)過(guò)三次的仿真實(shí)驗(yàn)，所測(cè)得的電壓放大倍數(shù)約為5倍，說(shuō)明此次放大電路設(shè)計(jì)有效。5.3本章總結(jié)本章中通過(guò)獨(dú)立按鍵來(lái)設(shè)定安全區(qū)間，設(shè)定最大安全溫度和最小安全溫度，當(dāng)LM35溫度傳感器所測(cè)得溫度在這個(gè)溫度區(qū)間時(shí)，LED報(bào)警指示燈就會(huì)亮綠色，表示該溫度為正常溫度；當(dāng)LM35溫度傳感器所測(cè)得的溫度不在這個(gè)溫度區(qū)間時(shí)，高于或者低于這個(gè)溫度區(qū)間時(shí)，LED報(bào)警指示燈都會(huì)亮為紅色，表示該溫度為非正常溫度。而且LCD1602液晶顯示屏也準(zhǔn)確顯示了LM35溫度傳感器所測(cè)得的溫度，和設(shè)定的最大值溫度和最小值溫度。還可以通過(guò)設(shè)置按鍵和加鍵、減鍵按鍵來(lái)更改最大溫度值和最小溫度值。通過(guò)以上仿真調(diào)試，完成了設(shè)計(jì)的基本要求，完成了溫度測(cè)量的功能。系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，而且操作比較簡(jiǎn)便，通俗易懂。第六章總結(jié)與展望6.1總結(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)四年學(xué)習(xí)生涯中的最后一個(gè)重要內(nèi)容，在拿到這個(gè)設(shè)計(jì)命題后，通過(guò)查找資料，完成了該系統(tǒng)的程序框圖。通過(guò)這幾個(gè)月的學(xué)習(xí)，了解了溫度測(cè)量系統(tǒng)的基本原理，LM35溫度傳感器的特點(diǎn)，還有在日常生活中所見(jiàn)到的LCD液晶顯示屏的工作原理。同時(shí)，這次設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)四年所涉及到的專(zhuān)業(yè)知識(shí)的一次系統(tǒng)的回顧。我的設(shè)計(jì)工作在理論上取得了一些成果，主要體現(xiàn)以下幾個(gè)方面：（1）結(jié)合了一些參考資料及文獻(xiàn)，提出了系統(tǒng)的整體方案。（2）對(duì)系統(tǒng)的硬件部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)，利用Proteus繪制相應(yīng)的硬件電路圖（3）對(duì)系統(tǒng)的軟件部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并對(duì)各部分的編程原理進(jìn)行了探討。在KEILuVision的開(kāi)發(fā)環(huán)境下，編寫(xiě)出了各個(gè)模塊的對(duì)應(yīng)程序。（4）完成仿真實(shí)驗(yàn)。6.2展望此次設(shè)計(jì)雖然完成了仿真的工作，但是由于自己所學(xué)知識(shí)不夠多，設(shè)計(jì)也存在明顯的不足，例如：在硬件電路的設(shè)計(jì)上，還存在器件的選用不夠理想，設(shè)計(jì)的思路不夠完善，電路圖的繪制不精細(xì)等問(wèn)題，在軟件設(shè)計(jì)中，也同樣存在程序不夠精簡(jiǎn)、完善等問(wèn)題。在以后的工作和學(xué)習(xí)中，這方面還需要加強(qiáng)和提高，爭(zhēng)取向優(yōu)秀的人看齊。在硬件電路的設(shè)計(jì)上，需要加強(qiáng)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，尤其是要熟悉器件的結(jié)構(gòu)功能和工作原理。在軟件編寫(xiě)方面，需要提高自身編程能力，多學(xué)習(xí)相關(guān)的知識(shí)，設(shè)計(jì)的程序要更加的精簡(jiǎn)和可靠。參考文獻(xiàn)[1]AnyuCheng,YuleiZhang,YanjingZhao,FengYi,YiboPeng.DesignofTemperatureMeasurementSystemforElectricVehiclesAirConditioning[J].InternationalCoreJournalofEngineering,2020,6(1).[2]盧紅艷,楊真均,劉英輝.溫度測(cè)量在工業(yè)設(shè)計(jì)中的選擇與應(yīng)用[J].自動(dòng)化與儀器儀表,2019(S1):65-67.[3]王鵬,許明海.基于LabVIEW的溫室環(huán)境檢測(cè)測(cè)試系統(tǒng)的研究[J].電腦知識(shí)與技術(shù),2018,14(09):256-258.[4]時(shí)昊,竇艷芳,崔月瑩.基于單片機(jī)的紅外熱成像體溫檢測(cè)儀[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2020,38(06):29-32.[5]馬海源.無(wú)線(xiàn)溫度傳感器在壓力機(jī)上的應(yīng)用[J].鍛造與沖壓,2020(14):68-70.[6]楊甜甜,郭濤,陳展,潘雪.溫度傳感器的應(yīng)用研究[J].內(nèi)江科技,2020,41(03):38+42.[7]李成浩,劉顯明,章鵬,雷小華,陳偉民.溫度傳感器時(shí)間常數(shù)測(cè)試技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與分析[J].宇航計(jì)測(cè)技術(shù),2020,40(02):1-7+13.[8]劉星宇.基于單片機(jī)的溫度采集系統(tǒng)研究分析[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新,2021(02):86-87.[9]吳迎春,曾利霞.基于51單片機(jī)的溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]