51单片机温度采集系统设计需要说明的问题以及设计的心得体会

51单片机温度采集系统设计需要说明的问题以及设计的心得体会

篇一：单片机温度采集系统设计

摘要：本设计为基于单片机8 05l设计的实时温度采集仪。采用一个以单片机为核心的重小系统。访问系统有：单片机．显示器，键盘、串口通讯、模拟开关、A／D转换器等以及整个系统中所要需要的电源组成的一个系统，对于超过此限的温度数据将产生报警信号。

关键词：单片机温度采集 A／D转换器

引言：

近年来，随着大规模集成电路的发展，单片机继续朝快速，高性能方向发展，从位、8位单片机发展到16位，32位单片机。单片机主要用于控制，它的应用领域遍及各行各业，大到航天飞机，小至日常生活中的冰箱、彩电，单片机都可以大显其能。单片机在家用电器业中应用得十分广泛：例如全自动冼衣机、智能玩具；除了上述传统领域外，汽车、电子工业在国外也是单片机应用十分广泛的一个领域。它成本低、集成度高j功耗低、控制功能多、能灵活的组装成各种智能控制装置，由它构成的智能仪表解决了长期以来测量仪器中的误差的修正、线性处理等问题。

本文设计的就是利用805l单片机进行管理和控制的，具有能采集并显示温度，对于超出范围的温度发出蜂鸣声警

报的温度采集系统。

1 系统设计

采用Intel公司生产的805l单片机作为主控制器进行对采集到的信号处理再输送给八段数码显示。Intel公司生产的8051是一个低功耗，字长为8位的单片微型计算机，由中央处理器、片内128B RAM、片内4KBROM、两个16位的定时计数器、四个8位的I／O口(P 0、P l、P 2、P 3)、一个全双工的串行口、五个中断源以及时钟等组成。它具有体积小，重量轻，抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好。

本设计是以单片机为核心的最小温度采集系统。它主要是采用热敏传感器采集温度并进行信号处理。再经过A／D 转换电路转换成数字信号后，送给单片机进行信号处理与计算。计算的结果从显示台上显示出来。。

本设计中模块的功能如下：

(1)温度采集电路：将被测温度量经过温度传感器转换为供给A／D转换的电量。

(2)A／D转换电路：是将电量转换成可供单片机识别接收的二进制数值。

(3)单片机：对接收到的二进制数值按照设计目的进行相应的处理。

(4)显示器：是将采集到的温度并经过单片机的处理完

毕后的结果显示出来，让人们能看到此时此处的温度值。

硬件电路设计

硬件线路如下图所示

由图可知，ADC0809输出部分直接与89C51的P1口相连；ADC0809的CLOCK端与89C51的ALE相连；与ADC0809的START和ALE脚相连；ADC0809的OE端与相连，通过对和的置位，启动A/D和读取A/D转换结果；与ADC0809 的转换结束信号EOC相连，可以采用查询测得；～分别与ADC0809的通道地址线A、B、C相连，通过对～分别置位修改来选择不同的输入通道；通过串行输出，其中CD4094(1)作为LED 显示的段码，CD4094(2)分别控制4只LED的位选。

本设计中只用了3路模拟量输入(IN0～IN2)，模拟检测参数为温度。温度的检测应当是由温度传感器转换成电信号，再经过放大到合适的幅度送A／D转换器转换成数字量。为了设计方便，采用电位器改变电压来模拟输入量。

2 模块设计及软件应用

2．1电源模块

本系统对供电要求不高，只要有l 2V／40mA和5V／30mA就足够了。所以我只采用一块12V／50InA和5V／28mA。所以本系统是采用7812与7805两稳压管构成。

2．2温度采集模块

在温度采集模块里面本文采用的是热电偶。热电偶是

一种感温元件，它能将温度信号转换成热电势信号，通过电气测量仪表的配合，就能测量出被测的温度。热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是：

(1)测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。

(2)测量范围广。常用的热电偶从一15～lOO℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到一269℃(如金铁镍铬)，最高可达+2800℃。

(3)构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成．而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。

常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调测量。

而本设计所谈到的温度采集系统主要是应用在普通场合的测量，故采用标准热电偶。热电偶的输出是一个随温度变化的电压信号，它必须加上补偿电路才能正常工作，并且用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系，允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的它的输出也要转换为O～10 V的电压范围传送A／D转换电路。

当温度传感器感应到温度范围在一l 5～loo℃，通过放大器进行放大，可变电阻阻值变大，把温度转变为电压，通过RDO一，RDO+，RD P—OUT输出。没有感应到时，放大器没有工作，无信号输出，RD O一，RDO+，RD P一0uT输出的电平可以判断出温度传感器是否检到温度。温度采集模块电路（如图）

2．3显示模块

由于各位的段选线并联，段选码的输出都是相同的。因此，同一时刻如果各位位选线都处于选通状态，4位LED 将显示相同的字符。若要各位LED能够显示出与本位相应的字符，就必顺采用扫描显示方式，即在某一时刻，只让某一位的位选线处于选通状态，而其他各位的位选线处于截止状态，同时，段选线上输出对应显示位的字符字形码。4位LED 轮流选通，由于人限的视觉暂留现象，只要每位显示间隔足够短，就可得到多位同时亮的效果。系统无需扩展程序存储器。可根据系统程序大小选择片内带不同容量闪存的单片机，这里我采用ADC0809，该单片机每个I／O口的拉电流只有l～2mA，但在灌电流驱动状态下能达到20mA左右，如果采用共阴极管需要加驱动电路，而采用共阳极管则不需要驱动电路，可使电路得到简化。

2．4 A／D转换模块

2．4．1 805l单片机的引脚描述