肖 青

（長江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北武漢 430200）

1 設(shè)計思路

溫度控制系統(tǒng)利用單片機及其外圍接口電路實現(xiàn)對空氣溫度進行采樣和顯示。系統(tǒng)共分為溫度檢測、溫度顯示、單片機最小系統(tǒng)幾大部分。溫度檢測采用LM35，溫度顯示采用LCD1620液晶顯示屏，單片機最小系統(tǒng)采用AT89S52芯片，它是一個有2kB Flash可編程、可擦除只讀存儲器（E2PROM）的低壓、高性能8位單片機。

2 系統(tǒng)整體設(shè)計方案

溫度顯示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。具體思路如下：①選擇CMOS 8 位微控制器AT89S52 芯片作為控制單元。②利用電容和電阻構(gòu)成復(fù)位電路實現(xiàn)上電復(fù)位。③無極性電容和晶振組成時鐘電路，為AT89S52芯片工作提供時鐘。④采用內(nèi)部存儲了160個不同的點陣字符圖形的LCD1620作為顯示器，可顯示16×2行字符。⑤溫度采樣系統(tǒng)選擇LM35 溫度傳感器具有較高的工作精度和較寬的線性工作范圍。該器件的輸出電壓與攝氏溫度線性成正比，0℃時輸出為0V，每升高1℃，輸出電壓增加10mV。⑥A／D 轉(zhuǎn)換芯片選擇8 位 COMS 依 次 逼 近 型 的 A／D 轉(zhuǎn) 換 器ADC0804。主要性能參數(shù)：模擬電壓輸入范圍為0-5V，轉(zhuǎn)換時間為100Us，工作溫度為0-70℃。

圖1 溫度顯示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3 主要電路單元設(shè)計

3.1 控制單元設(shè)計

控制單元原理如圖2所示，其中AT89S52單片機控制單元的復(fù)位電路由10UF 電解電容和10K 電阻構(gòu)成，其放電時間為RC=100ms。晶振的振蕩頻率為12M，故機器周期為1us。EA=1，則AT89S52單片機的程序存儲器先訪問片內(nèi)，再訪問片外。

3.2 LCD1620顯示單元設(shè)計

字符型LCDTS1620 共有16 條引腳線。LCD1620顯示單元原理如圖3所示，其中4腳為RS寄存器選擇信號，與單片機AT89S52的P2.0端口連接；5腳為讀寫信號線，與單片機AT89S52的P2.1 端口連接；6 腳為使能端E，與單片機AT89S52的P2.2端口進行連接；7腳至14腳為數(shù)據(jù)線，與單片機AT89S52的P0 口連接；15腳和16腳分別為背光電源線VCC和地線GND，一般要接限流電阻，此系統(tǒng)中選擇10 歐姆電阻限流。LCD 的3腳是對比度控制電阻，調(diào)節(jié)與3腳連接的電位器可改變LCD1620的顯示情況。此系統(tǒng)中選擇10K 可調(diào)電阻來調(diào)節(jié)對比度。

圖2 控制單元原理圖

圖3 LCD1620顯示單元原理

3.3 溫度采樣系統(tǒng)單元設(shè)計

溫度采樣系統(tǒng)單元原理如圖4所示。LM35作為溫度傳感器，工作溫度范圍為0℃-100℃，工作電壓為4-30V，精度為±1℃，最大線性誤差為±0.5℃，靜態(tài)電流為80uA。由于LM35輸出電壓為毫伏等級，故其輸出電壓需要連接運算放大器LM358。圖4 中LM358 U2A 僅作電壓跟隨器，LM358U2B 作為放大器使用且通過調(diào)節(jié)R212K 電位器可獲得2-3倍放大倍數(shù)。AD 轉(zhuǎn)換芯片選擇ADC0804，AD0804為8位COMS依次逼近型的A／D 轉(zhuǎn)換器。模擬電壓輸入范圍為：0-5V，轉(zhuǎn)換時間為100Us，工作溫度為0-70℃。AD0804的接口設(shè)計有3種工作模式：（1）連續(xù)轉(zhuǎn)換方式；（2）軟件詢問方式；（3）中斷控制方式。本系統(tǒng)種選擇軟件詢問方式來控制ADC 動作的電路，ADC 的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)送至AT89S52 的端口P1，端口P3做控制信號，WR 引腳產(chǎn)生低電平的脈沖告訴ADC 開始做信號轉(zhuǎn)換，等待INTR 降為低電平（P3.2=0）即信號轉(zhuǎn)換完畢，再由RD 引腳輸出低電平信號以讀取數(shù)字信號。在RD 信號回升到高電平時，將INTR 信號復(fù)位為高電平狀態(tài)。

圖4 溫度采樣系統(tǒng)單元原理

4 系統(tǒng)相關(guān)軟件設(shè)計

主程序流程圖如圖5所示。流程圖中初始化功能包括LCD1620液晶顯示屏的設(shè)置顯示方式、顯示模式和清理顯示緩存等功能。啟動A／D 轉(zhuǎn)換功能主要設(shè)置單片與AD0804連接的片選信號CS和寫控制信號WR 的電平變化。在讀取溫度數(shù)據(jù)過程中，通過不斷查詢單片機的P3.2（INT1）端口電平變化來判斷A／D 轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，若A／D 轉(zhuǎn)換標(biāo)志位為0，則表明轉(zhuǎn)換結(jié)束，即可進入相應(yīng)數(shù)據(jù)計算。主程序主要完成的兩類功能分別為：溫度數(shù)據(jù)的讀??；LCD1620的顯示。

圖5 軟件設(shè)計主程序流程圖

圖6 LCD1620顯示流程圖

溫度數(shù)據(jù)的讀取功能為：LM35 溫度傳感器將溫度信號轉(zhuǎn)換為電壓信號經(jīng)LM358運算放大器輸送給AD0804，在AT89S52單片機中計算得到相應(yīng)的溫度數(shù)值。具體計算公式如式（1）所示，式中T 表示經(jīng)過單片機計算出的溫度值。K 表示LM358運算放大器對溫度電壓信號的放大倍數(shù)。D 表示AD0804P0 口輸出的數(shù)據(jù)。Vref表示AD0804的參考電壓。式中M 為調(diào)整參數(shù)，由于LM35 溫度傳感器每升高1℃時，電壓升高10mv，故M 取100。

LCD1620顯示程序流程如圖6 所示。首先確定顯示數(shù)據(jù)的地址并設(shè)置，然后寫入顯示字符的ASCII碼延時一段時間即可顯示溫度。此外溫度顯示的字符℃需自定義代碼。讀取的溫度值的個、十、小數(shù)點的處理程序如下：

STR［0］=（int）（T／10）／／溫度值的十位

STR［1］=（int）（TC%10）／／溫度值的個位

STR［2］=（int）（（TC＊10）%10）／／溫度值的小數(shù)點

5 結(jié) 語

基于AT89S52溫度顯示系統(tǒng)能廣泛應(yīng)用于智能化儀表、家居用電器溫度參數(shù)的顯示等領(lǐng)域，其系統(tǒng)開發(fā)周期短、性價比高，可維護性強，并且可根據(jù)用戶要求增設(shè)不同的溫度控制指標(biāo)和要求，具有一定的市場價值。

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