××大学计算机控制课程设计任务书学年第学期学院：专业：学生姓名：学号：课程设计题目：温度采集系统设计起迄日期: 12月15日~ 12月28日课程设计地点:电气工程系综合实验室指导教师:系主任：下达任务书日期: ×××年×月×日课程设计任务书课程设计任务书目录1引言 (1)2计设计目的任务和要求 (1)2.1 设计目的 (1)2.2 设计内容和要求 (1)3 系统总体方案设计 (1)3.1 方案设计 (1)3.2 原理框图 (1)4 硬件设计 (2)4.1 硬件控制电路 (2)4.2 传感器电路 (2)4.3 显示电路的选择 (3)4.4 CPU的选择 (3)4.5 8位A/D转换器ADC0809芯片 (5)4.6 AT89C51与ADC0809接口电路 (6)4.7 单片机控制电路 (7)5软件设计 (7)5.1 绘制程序流程图 (7)5.2 编制汇编源程序 (8)6 调试及仿真 (10)6.1 电路接线图 (10)6.2 仿真及结果 (10)7 结论及心得体会 (11)附录 (13)参考文献 (14)1 引言温度是工业控制中主要的被测参数，随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机的测量和控制技术在工业发展中起到了举足轻重的作用。

单片机具有处理能力强、运行速度快、功耗低等优点。

应用在温度测量方面简单方便、测量范围广、精度高，从而提高了生产效率。

一般来说一个测温系统由以下三部分组成：测量部分、控制部分、显示部分。

因此本设计就是以单片机为核心设计温度采集系统，将采集的信号通过转换以数字方式显示。

2 设计目的任务和要求2．1 设计目的本设计包括确定控制任务、系统总体方案设计、硬件系统设计、软件程序的设计等，使学生进一步学习与理解计算机控制系统的构成原理、接口电路与应用程序，巩固与综合专业基础知识和相关专业课程知识，提高学生运用理论知识解决实际问题的实践技能；2．2 设计内容和要求以8086CPU（或单片机）为核心设计一个温度采集系统，系统可以实现一路温度的采集，在3位LED显示器上显示当前温度。

本设计所用器件主要有传感器，A/D转换器，8086CPU（或单片机），可编程并行接口8255（或不用），LED显示器等。

首先传感器把所测的温度转换为电压，输入A/D转换器中进行转换，然后再把得到的二进制数经CPU在LED上显示出来。

3 系统总体方案设计3．1 方案设计以8086CPU为核心设计一个温度巡回监测系统（A/D采用ADC0809）.系统可实现温度信号的采集，在3位LED显示器上显示当前的温度。

经标度变换后送LED 显示器显示，只进行一路采集。

该系统主要用于温度检测，并在LED上显示当前的温度值。

当温度信号改变时，LED显示的值也随之改变。

3．2 原理框图图3-1原理框图 4 硬件设计4．1 硬件控制电路首先应用温度传感器进行温度测量。

当外界环境温度发生变化，传感器的输出电压也会发生对应的变化，电桥的输出信号与ADC0809的模拟量输入端IN0连接，经A/D 转换后，ADC0809的输出引脚与AT89C51的P0口连接。

4．2 传感器电路在自动控制、机电整合的应用中，温度的测量为常见的需求，感测温度的产品有多种型态，依特性可概分为膨胀变化型、颜色变化型、电阻变化型、电流变化型、电压变化型、频率变化型…等，常见的电压变化型的温度传感器有LM35、LM335，其不同点为 LM35 之输出电压是与摄氏温标呈线性关係，而 LM335则是与凯氏温标呈线性关系。

由於摄氏温标较常使用，因此本文将针对LM35做介绍。

LM35是由National Semiconductor 所生产的温度感测器，其输出电压与摄氏温标呈线性关係，转换公式如式(1)，0°C 时输出为0V ，每升高1°C ，输出电压增加10mV 。

℃℃T mV T V LM ⨯=10)(35_out 公式(1)LM35有多种不同封装型式。

在常温下，LM35不需要额外的校准处理即可达到±1/4C 的准确率。

其电源供应模式有单电源与正负双电源两种，正负双电源的供电模式可提供负温度的量测；单电源模式在25°C 下静默电流约50μA ，非常省电。

下图是利用LM35温度传感器及晶体管IN914组成单电源供电的测温电路（一般需正负电源）。

图4-1 利用LM35温度传感器及晶体管IN914组成单电源供电的测温电路4．3 显示电路的选择在单片机应用中常用的显示器是LED，因为LED显示器具有功耗低、配置灵活、线路简单、安装方便、寿命长且价格低廉等优点。

本设计用8155芯片控制七段显示器动态显示数据。

4．4 CPU的选择本次设计以CPU选用AT89C5l作为控制芯片．AT89C51的结构简单并可以在编程器上实现闪烁式的电擦写达几万次以上．使用方便等优点。

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。

由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

AT89C51的引脚结构图所图示, 其管脚说明如下：VCC：供电电压。

GND：接地。

P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。

当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。

P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。

P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。

P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。

并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。

这是由于内部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

P2口在FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。

作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。

P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

RST：复位输入。

当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。

在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。

在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。

因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。

然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。

如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。

此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。

另外，该引脚被略微拉高。

如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

/PSEN：外部程序存储器的选通信号。

在由外部程序存储器取指期间，每个机器图4-2 AT89C51管脚图周期两次/PSEN有效。

但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。

注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。

在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。

XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

XTAL2：来自反向振荡器的输出。

4．5 8位A/D转换器ADC0809芯片目前应用较多的A/D转换器是ADC0809，ADC0809是一种八路模拟输入八路数字输出的转换器件，主要特性如下：分辨率：8位转换时间：次/64个时钟周期电源：+5V模拟输入电压范围：单极性0-5V，具有可控三态输出锁存器。

以上数据满足设计要求，所以选用ADC0809ADC0809的引脚排列如图4-3所示，各功能如下：IN0～IN7：8个模拟量输入端。

START：启动A/D转换。

当START为高电平时，开始A/D转换。

EOC：转换结束后。

当A/D转换完毕时，此信号可用作A/D转换是否完成的查询信号或向CPU请求中断的信号。

OE：输出允许信号，或称为A/D数据信号。

当此信号为高电平时，可从A/D转换器中读取数据。

CLK：实时时钟，最高允许值为640kHz，可通过外接电路提供频率信号，也可由系统ALE分频获得。

ALE：地址锁存允许，高电平有效。

当ALE为高电平时，允许ADDC、ADDB、ADDA锁存到通道地址锁存器，并选择对应通道的模拟输入送A/D转换器。

ADDA、ADDB、ADDC：通道地址输入，C为最高位，A为最低位。

D0～D7：数字量输出。

VREF（+）、VREF（-）：正、负参考电压，用来提供D/A转换器的基准参考电压。

一般VREF（+）接+5V，VREF（-）接地。

VCC、GND：电源电压VCC接+5V，GND接地。

图4-3 ADC0809芯片管脚图4．6 AT89C51与ADC0809接口电路如图3-4所示，系统中的ADC0809转换器的片选信号接P2.7，其通道地址IN0～IN7分别为7FF8H～7FFFH。

当AT89C51产生写信号时，由一个或非门产生转换器的启动信号START和地址锁存信号ALE（高电平有效），同时将通道地址ADDA、ADDB、ADDC送地址总线，模拟量通过被选中的通道送到A/D转换器，并在START 下降沿时开始逐位转换，当转换结束时，转换结束信号EOC变高电平，经反相器可向CPU发中断请求。

也可采用查询方式，当AT89C51产生读信号时，则由一个或非门产生OE输出信号（高电平有效），使A/D转换结果读入AT89C51单片机。

ADC0809转换器所需时钟信号可以由AT89C51的ALE信号分频获得。

图4-4 AT89C51与ADC0809接口电路图4．7 单片机控制电路（1）由于设计要求利用3位数码管显示温度，故在P1、P2、P3口进行数码管连接。

由于只显示整数位，小数点不进行连接，因此数码管连接7只引脚即可。