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温度采集与显示系统的设计附程序.doc

来源：花匠小妙招时间：2025-11-01 23:36

温度采集与显示系统的设计姓名：学号：摘要：由于人体不能精准的感受到环境中的温度，而温度采集系统能够准确、及时、全面地反映环境质量现状及发展趋势，因而本论文设计了基于8051单片机控制技术的温度采集与显示系统。该系统通过温度传感器将检测到的温度信号转换成电压信号，该模拟量电压经8路AD0809输出数字量电压值送给单片机。根据AD值与温度之间的关系利用查表和插值法得出温度值。并且这些数值都能实时显示在显示屏上。设计内容及意义温度采集与显示系统在人们的日常生活中的应用越来越广泛，如花卉栽培温湿度控制、大棚温室控制系统、粮库温室控制系统、现代化居室温湿度控制等等。随着半导体技术的不断发展，热敏电阻作为一种新型感温元件应用越来越广泛。他具有体积小、灵敏度高、重量轻、热惯性小、寿命长以及价格便宜等优点。单片机在测控系统中的作用是对信息进行处理、运算和发出控制命令等，但所要处理的信息是从外界拾取的，拾取的信号可以分为开关量和模拟量两种。开关量只需放大、整形和电平转换等处理后，即可直接送入单片机系统。但输入量如果是模拟量，处理的复杂程度就大大地增加了，由于模拟输入信号一般很微弱，需要进行放大，对于一个测控范围较大的仪器，还要有多级可变放大电路。另外，在放大有用信号的同时，干扰信号也被同时放大，还要进行必要的滤波处理。所以要设计出一个真正实用的单片机测控系统，必须先设计好适用的前向通道。根据被测对象输出信号的类型、大小、数量不同，前向通道的结构类型也各不相同。本系统基于51单片机设计的温度采集与显示系统是A/D转换器、热敏电阻温度传感器、LCD显示屏及相应接口的综合应用。整体设计原理及方案图2.1 整体系统框图该系统是以NTC型热敏电阻为传感器的信号采集端，将温度信号转换成电压信号，再经ADC0809进行模数转换，进一步将电压信号转换成单片机可以处理的00H～FFH数字信号，并保证温度与数字信号实时同步，经单片机8051进行数据处理（查表和线性插值法），再进一步转换成与实际温度相符合的数字信号，并在LCD显示屏上实时跟踪显示。 1、显示模块方案选择：方案一：数码管显示，采用动态扫描的方式。优点是编程容易，硬件电路调试简单，显示两部分也比较好控制。缺点是显示的内容不够丰富，本系统需要实时显示电压AD值，放大后的十进制值以及温度值，实验台上提供的数码管数就达不到实时显示的效果。方案二：用LCD液晶显示器显示，优点是功耗低，还能显示更多的字符，有着良好的人机界面，缺点是控制比较复杂。实验台上提供的是OCMJ2*8的中文模块系列液晶显示器，内含汉字字库和英文字库，可以实汉字、ASCII码的同屏显示，能够达到实时显示的效果。 AD0809设计 AD0809型8位MOS型A/D转换器，可实现8路模拟信号的分时采集，片内有8路模拟选通开关，以及相应的通道地址锁存用译码电路，其转换时间为100微秒左右。图2.2 AD0809逻辑图由图2.2可知，该输出公式为：（实验台上基准电压为5V）图2.3 AD0809时序图如图2.3，其工作过程是：在IN0－IN7上可分别接上要测量转换的8路模拟量信号。该系统只需要将热敏电阻温度传感器的电压输出端接IN0。将ADDA－ADDC端给上代表选择测量通道的代码。该系统选通通道0。将ALE由低电平置为高电平，从而将ADDA－ADDC送进的通道代码锁存，经译码后通道0的模拟量送给内部转换单元。给START一个正脉冲。当上升沿时，所有内部寄存器清零。下降沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，START保持低电平。 EOC为转换结束信号。在上述的A/D转换期间，可以对EOC进行不断测量，当EOC为高电平时，表明转换结束。否则，表明正在进行A/D转换。当A/D转换结束后，将OE设置为1，这时D0－D7的数据便可以读取了。OE＝0，D0－D7输出端为高阻态，OE＝1，D0－D7端输出转换的数据。 3、数据处理部分----查表和线性插值法热敏电阻为一种阻值随温度变化的电阻，按其变化关系可分为两类：正温度系数（简称PTC）和负温度系数（简称NTC）。PTC元件的阻值随温度的上升而上升，NTC元件的阻值随温度的上升而下降。本模块中使用的为NTC型热敏电阻,在常温(25℃)下其阻值为10K，其阻值与温度的关系、阻值与电压的关系、电压值与电压AD值得关系如下表所示：温度（℃）-30-20-100102025304050阻值（K）176.096.2954.8532.4119.8012.4710.008.0665.3423.618电压（V）00011.67785234