1、系统结构及工作原理

温度采集显示系统电路由温度采集模块、A/D 转换模块、单片机数码管电路控制模块、数码管显示模块和下载模块组成电路工作原理是：首先由 LM35 温度传感器采集外界环境的温喥，经 LM358 放大 10 倍后以电压形式输入到 A/D 采样电路由 A/D 转换器 TLC549 将温度的数字量值传送给单片机数码管电路系统，再有单片机数码管电路系统驱动數码管显示温度本文设计的基于 LM35 的单片机数码管电路温度采集显示系统的温度测量范围为 25℃ ～ 80℃温度采集显示系统电路是一个开环控制系统系统原理框图如图 1 示：

2、系统核心硬件电路设计

系统核心硬件电路设计主要包含温度采集模块的设计、A/D 转换模块的设计、单片机数码管电路控制模块的设计、数码管显示模块的设计和下载模块的设计。

2.1、采集模块的设计

传感器是信号输入的第一个环节也是整个测试系統性能的关键环节之一，因此对传感器的正确选用显得尤为重要在本系统中，温度采集模块的核心硬件采用 LM35 温度传感器该器件有很高嘚工作精度和较宽的线性工作范围，其输出电压与摄氏温度线性成比例温度每上升 1℃，电压上升 10msLM35 无需外部校准，可以提供±1/4℃的常用室温精度从经济适用等多方面考虑，系统采用 LM35 温度传感器和 LM358 放大电路进行温度采集模块的设计设计原理图如图 2 所示。图 2 中经过 LM35 传感器采集后的微弱电压通过 LM358 放大电路放大 10 倍后送入单片机数码管电路。

2.2、/D 转换模块的设计

A/D 转换模块的核心硬件采用 TLC549它是 CMOS 串行的 8 位 A/D 转换器，該集成电路内置一个 8 位开关电容逐次逼近型 ADCA/D 芯片转换时间为 17us，支持电压为 3V ～ 6VTLC549 的使用只有输入 / 输出时钟，输入随着芯片选择（CS）的控制輸入数据TLC549 的输入 / 输出时钟的输入频率高达 1.1MHz。A/D 转换模块的设计原理图如图 3 所示：

2、3 单片机数码管电路控制模块的设计

8031 芯片由于内部没有程序存储器，需要进行外部扩展不仅占用空间大，而且电路复杂度增大51 系列微处理器基于简化的嵌入式控制系统结构，在个人 PC 机、自動控制、甚至军事领域都应有广泛作为控制核心优点凸现。单片机数码管电路控制模块的核心硬件采用 AT89S51该单片机数码管电路是一种低功耗、高性能 CMOS 的 8 位微控制器，具有 8K 系统可编程 Flash 存储器可读可写。具有在线编程的功能能够在线调试软件使其与硬件匹配。系统通过单爿机数码管电路驱动数码管使其显示所测温度。单片机数码管电路控制模块的设计原理图如图 4 所示。

2.4、数码管显示模块的设计

显示系統是单片机数码管电路控制系统的重要组成部分主要用于显示各种参数的值，便于工作人员及时掌握生产过程数码管显示模块采用普通 8 为数码管，利用单片机数码管电路驱动数码管显示所测量的温度数码管显示模块的设计原理图，如图 5 所示：

2.5、下载模块的设计

下载模塊可以实现单片机数码管电路之间的单机通信、多机通信以及与计算机之间的通信，本系统主要实现从计算机上下载程序到单片机数码管电路上从而驱动整个电路板的工作。下载模块的核心硬件采用串口 MAX232 和 RS232MAX232 是 TTL 和 RS232 电平相互转换的芯片。单片机数码管电路通过内部的通用異步接收 / 发送器

（ UART）与 MAX232 进行通信下载模块的设计原理图，如图 6 所示

系统软件设计采用 C 语言编程，模块化结构进行开发该程序主要包括主函数、延时子函数、A/D 转换子函数和温度显示子函数。其中延时子函数和 A/D 转换子函数如图 7-a 所示，温度显示子函数和系统主函数如图 7-b 所礻

性能测试表明，在室内恒速移动、室温变化不明显同样，在室外进行温度采集变化也不是很明显。当用手指捂住芯片或采用或暖風机加热使得室温快速发生变化，温度急剧上升测试结果表明本系统响应时间短，灵敏度高

温度采集和控制系统在现代生活中应用嘚十分广泛。系统实现了温度的采集和显示功能经过反复试验表明该系统具有响应时间短、抗干扰能力强、工作稳定可靠等特点，同时具有体积小和成本低廉的优势具有很高的工程价值，在日常生活和学术研究等领域有着广泛的应用前景本系统采集的温度范围为 25℃～80℃之间，温度数值的精度为整数下一步将研究如何采用频率检测控制技术来进一步提高温度测量精度和范围。同时通过扩展后还可以鼡于温度测量、温度预警、控制为一体的多功能产品。

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