智能温度计设计

PAGEPAGE0 目录一、引言1二、摘要………………………..1三、设计思路……………………1四、智能温度计的基本组成框图………………2五、系统硬件组成………………2(一)温度传感器LM35及其应用…………3（二）放大器LM324………3（三）A/D转换器ADC0809………………3（四）数码管……………..4（五）单片机AT89S52…………………….4六、智能温度计的流程图………4七、检测结果……………………6八、总结和体会……………….7一、引言单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点，因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高级计算器、家用电器等领域的应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。单片机的潜力越来越被人们所重视。特别是当前用CMOS工艺制成的各种单片机，由于功耗低，使用的温度范围大，抗干扰能力强、能满足一些特殊要求的应用场合，更加扩大了单片机的应用范围，也进一步促使单片机性能的发展。而现在单片机在农业上也有了很多的应用。温度是日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域最常遇到的一个物理量。测量温度的基本方法是使用温度计直接读取温度。最常见到的测量温度的工具是各种各样的温度计，例如，水银玻璃温度计，酒精温度计，热电偶或热电阻温度计等。它们常常以刻度的形式表示温度的高低，人们必须通过读取刻度值的多少来测量温度。利用单片机和温度传感器构成的电子式智能温度计就可以直接测量温度，得到温度的数字值，既简单方便，又直观准确。本设计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，该设计控制器使用单片机AT89S52，测温传感器使用AD590，测温范围为-55~125℃，用4位共阳极LED数码管以串口传送数据，实现温度显示。二、摘要本论文叙述了应用单片机AT89S52构成的智能温度计主要的功能、硬件的组成和软件的设计。该系统的功能是通过温度传感器对温度进行采集，然后通过8位逐次逼近式A/D模数转换器ADC0809进行模数转换，传给单片机进行处理，从而实现温度的实时显示。整个系统结构严谨、简单可靠、操作灵活、功能强、性价比高，较好地满足了现代农业生产和科研的需要。三、设计思路1、程序功能描述根据设计要求，软件部分主要实现计数、数据处理和显示译码功能。2、程序设计思路 利用52单片机内部的定时器1进行计数，定时器0用来定时，,都采用采用工作方式1，定时器0定时1s到后读取定时器0的计数值，然后进行数据处理，最后调用显示函数显示所采集到的温度值。四、智能温度计的基本组成框图图是智能温度计的基本组成框图。主要由温度传感器，放大器，A/D转换器，单片机，数码管和电源等组成。温度传感器是把温度转换成电压（或电流）的器件，温度传感器输出电压的大小随温度的高低变化而变化，电压值的变化范围从几微伏到几毫伏不等。不同的温度传感器，输出电压的范围也千差万别。放大器的主要功能是把微弱的温度电压信号放大到0~2V或0~5V的范围内，以便进行A/D转换。A/D转换器把放大后的模拟温度电压信号转换成对应的数字温度电压信号。单片机AT89S52是智能温度计的控制核心，一方面控制A/D转换器实现模拟信号到数字信号的转换，另一方面将采集到的数字温度电压值，经过计算处理，得到相应的温度值，送到数码管以数字形式显示测量的温度。数码管用于显示测量温度的结果。单片机AT89S52A/D单片机AT89S52A/D转换器放大器温度传感器LED显示器LED显示器电源电源五、系统硬件组成本设计主要有LED灯、电容、电阻、晶振、LED液晶显示屏、电感、AT89S52芯片、74芯片等元件通过电路组合实现设计目标。智能温度计电路原理图(一)、温度传感器LM35及其应用LM35是由NationalSemiconductor所生产的温度传感器，它的主要特性如下：(1)LM35的输出电压与设施温标呈线性关系，即0℃时输出为0V，每升高1℃，输出电压增加10mV。其转换公式为：℃xT℃（2）LM35的温度工作范围为0℃~100℃。(3)LM35的工作电压范围为4V~30V。(4)精度为±1V。（二）、放大器本次项目运算放大器采用LM324放大器。LM324是一个四运放集成电路，其主要功能是在模拟计算机中作加，减，微分，积分等运算，也可作程序控制，有源滤波，非线性函数发生器等。（三）、A/D转换器ADC0809A/D转换器由8位逐次逼近式A/D模数转换器ADC0809来完成。因为温度的变化具有惯性，变化缓慢，ADC0809的转换速度完全可以满足温度测量的要求。（四）、数码管数码管由3位共阴极数码管组成。共阴极数码管的段位和8位串入，并出移位寄存器74LS164连接。（五）、单片机AT89S52单片机AT89S52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ADC0809，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，控制数码管以动态扫描方式进行温度显示。AT89S52的特点是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash。六、智能温度计的流程图在软件设计上，采用了良好的人机交互环境，可通过选择功能热键执行特定的程序，如任意设定检测参数值，选择显示方式和控制模式等，还可设置优先权直接进行人为干预以便达到灵活控制的目的，如果某一检测通道被键设置成关闭，那么不管此通道外部情况如何，系统均不作任何反应。为了提高系统的抗干扰能力，除硬件上采取了相应的措施外，在软件设计中也采取了若干措施，如在数据采集时采用数字滤波；采取指令冗余设计，在程序中适当地插入空操作指令，对一些重要的指令重写等等。从而有效地提高了系统运行的可靠性，使其检测控制工作及时准确、安全稳定，达到良好的环境模拟控制性能要求。下图是智能温度计的流程图。因为智能温度计的控制和计算相对简单，由该流程方框图可见，该主程序是循环线性结构。在初始化时，清除内部RAM，设定标志位和标志单元，设置堆栈指针，检测LED显示器工作是否正常等。开始ＣＰＵ初始化，设堆栈指针，清除RAM缓冲区，初始化LED显示器，显示8888一秒，调用ADC0809的A/D转换程序，对温度进行采样，送LED显示器，显示当前温度调用ADC0809的A/D转换子程序，将温度的电压数字值存放到内部A/D输入数据缓冲区调用A/D输入数字值到数字温度转换子程序，将数字温度电压值转换为其相应的温度数字，存放到数字温度的缓冲区调用送LED显示器显示子程序，将数字温度缓冲区的内容变换为相应的LED显示段码，然后调用动态扫描子程序，将段码送LED显示器显示它主要包括了下述一些子程序：（1）从A/D转换器ADC0809读取温度数字电压子程序：查询A/D转换状态，一旦本次A/D转换结束，CPU将温度电压的BCD码数字值送到RAM中的输入缓冲区存放。（2）温度电压数字值到温度数字转换子程序；将缓冲区中的温度电压数字BCD码转换为实际的温度十进制数字。（3）温度数字到LED显示段码转换子程序：把温度十进制数字转换成相应的LED显示段码，存放在显示段码缓冲区供LED显示器显示传送子程序（4）LED显示段码到LED显示器显示传送和动态扫描子程序（5）BCD码加，减，乘，除子程序；（6）BCD码在缓冲器间传送子程序；（7）其它专用子程序；七、检测结果参考电压（V）模拟电压（V）模拟温度（℃）输出频率（Hz）1.632.23-505181.632.33-406081.632.53-306941.632.53-207701.632.63-108661.632.7309501.632.831010401.632.932011241.633.033012121.633.134012981.633.235013801.633.336014761.633.437015661.633.538016601.633.639017601.633.7310018621.633.8311019531.633.9312020361.634.0313021231.634.1314022151.634.231502360八．总结和体会本课程设计为简单智能温度计的设计，其主要包括硬件组成和软件的设计两个方面。在硬件设计上主要是通过温度传感器对温度进行采集，把温度转换成变化的电压，然后由放大器将信号放大，通过A/D转换器，ADC0809将模拟温度电压信号转化为对应的数字温度信号电压。其硬件设计中最核心的器件是单片机AT89S52，它一方面控制A/D转换器实现模拟信号到数