通达学院
2011 /2012 学年 第 1 学期
课程设计 实验报告
模 块 名 称 基于 8155 的 8led 温度显示控制器的设计
题目：
一、实验目的和要求
1，Proteus 软件的 MCS51 单片机仿真学习
2，根据提供的参考工程，在 proteus 平台自己重新设计实验电路所需要的电器原理图，
并在此基础上编写相对应的程序，实现其功能，学习 proteus 软件的使用，其中包括原理图
器件的选取，原理图的电气连接，程序的编写编译以及运行，并能查出其错误等。
基本要求：
用热敏电阻或温度传感器作温度探头，把温度数据转换成 BCD 码在 LED 上显示。
显示精度±0。5℃
能记录和回放温度参数，记录间隔可任意设定（1S 到 1h，步长 1s）
回放数据速度可设定
画出温度变化曲线。
发挥部分：
1 显示精度提高到±0。1℃
2 显示精度提高到±0。01℃
3 与实际温度计温度比较，找出温度显示误差曲线，在报告中描出，并分析误差来源
4 实现温度自动补赏
二，实验仪器
微型计算机一台
三，实验原理
温度测量通常可以用两种方式来实现，一种是用热敏电阻之类的器件，由于感温效应 ，
热敏电阻的阻值能够随温度变化，当热敏电阻接入电路，测量过它的电流或其两端的
电压就会随温度 变化发生响应的变化，在将温度变化的电压或电流采集过来，进行
A/D 转化后，发送到单片机进行处理，通过显示电路，就可以将被测温度显示出来。
这种设计需要用到 A/D 转换电路，其测温电路比较麻烦。第二种方法是用温度传感器
芯片。温度传感器芯片能把温度信号转换成数字信号，直接发送给单片机，转换后通
过显示电路既可以显示。
四，基本芯片及其原理
单片机微型计算机简称单片机，是指在一块芯片体上集成了中央处理器 CPU、随机存
储器 RAM、程序存储器 ROM 或 EPROM、定时器/计数器、中断控制器以及串行和并行
I/O 接口等部件，构成一个完整的微型计算机。目前，新型单片机内还有 A/D 及 D/A 转换
器、高速输入/输出部件、DMA 通道、浮点运算等特殊功能部件。由于它的结构和指令功
能都是按工业控制设计要求设计的，特别适用于工业控制及其数据处理场合，因此，确切
的称谓是微控制器，单片机只是习惯称呼。
（1）单片机的特点
1)有优异的性能价值比。
2)集成度高、体积小、有很高的可靠性。单片机把各个功能部件集成在一块芯片上，
内部采用总线结构，减少了各芯片之间的连线，大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力
另外，其体积小，对于强磁场环境易于采取措施，适合于恶劣环境下工作；也易于产品化。
3)控制功能强。为了满足工业控制的要求，一般单片机的指令系统中均有及其丰富的
转移指令、I/O 口逻辑操作及位处理指令。一般来说，单片机的逻辑控制功能及运行速度高
于同意档次的微机。
4)单片机的系统扩展和系统配置都比较典型、规范，而且非常容易构成各种规模的应
用系统。
（2）单片机并行 I/O 接口的扩展
单片机与外部交换信息是通过 I/O 接口电路来实现的。AT89C51 单片机本身有 4 个 8
位的并行 I/O 口 P0-P3，但实际使用时往往再增加些 I/O 口，以便与外部设备交换数据。
AT89C51 单片机外部 RAM 和扩展 I/O 接口是统一编址的。用户可以把外部 64KB RAM 空
间的一部分作为扩展 I/O 接口地址空间，每一个 I/O 接口相当于一个 RAM 存储单元，访问
外部 RAM 存储单元就像访问外部 I/O 接口，即用“MOVX”指令对扩展 I/O 接口进行输入输
出操作。
温度传感器及其原理
温度传感器是一种将温度变化转换为电量变化装置。
将温度变化转换为热电势变化的称热电偶传感器。将温度变化转换为电阻变化的称为
热电阻传感器；金属热电阻式传感器简称为热电阻，半导体热电阻式传感器简称为热敏电
阻。温度传感在工业生产、科学研究、民用生活等许多领域得到广泛应用。电阻式传感器
广泛被用于-200～960℃范围内的温度。是利用导体或半导体的电阻随温度变化而变化的性
质而工作的，用仪表测量出热电阻的阻值变化，从而得到与电阻值对应的温度值。电阻式
传感器分为金属热电阻传感器和半导体热电阻传感器两大类。前者称为热电阻，后者称为
热敏电阻。
对于热敏电阻，需要了解以下几点：
（1）测温原理及特性
NTC 热敏电阻研制的较早，也较成熟。最常见的是由金属氧化物组成。根据不同的用
途，NTC 又可以分为两大类。第一类用于测量温度。它的电阻值与温度之间呈负的指数关
系。第二类为负的突变型，当其温度上升到某设定值时，其电阻值突然下降，多用于各种
电子电路中抑制浪涌电流，起保护作用。
典型的 PTC 热敏电阻通常是在钛酸钡陶瓷中加入施主杂质以增大电阻温度系数。
（2）热敏电阻的应用
热敏电阻具有尺寸小、响应速度快、阻值大、灵敏度高等特点，因此它在许多领域被
广泛应用。
（3）热敏电阻的温度补偿
热敏电阻可以在一定的温度范围内对某些元件进行温度补偿。
热敏电阻可以用于温度控制：
温度传感器的作用是将温度经过热敏电阻 Rt 转换为电压信号。在本课题中温度范围的
计算原理：首先把 A/D 转换中电位器旋钮顺时针旋到底，即模拟信号的输入不衰减，选取
两个温度状态 T1、T2,分别测量出其模拟输出电压 V1、V2；根据 0809 的输入范围在 0 到
5 伏，即可计算出温度极限。0 伏时对应的温度 TL:T1-（V1-0）(T2-T1)/(V2-V1)。
5 伏时对应的温度 TH: T1-（V1-5）(T2-T1)/(V2-V1)
本实验中近似计算 TH 为 150 摄氏度，TL 为-50 摄氏度。
程序温度的计算原理：首先用温度范围除以 0 到 256（即每个十六进制数的温度增长
率），然后乘以模拟转换的数字量，即得到升高的温度，在和最低温度相加，就可以得到
实际的温度值。其公式为：TL+AX(TH-TL)/256
TL:显示的最低温度
TH:显示的最高温度
AX:模拟电压所转换的数字量
LED 显示器结构与原理
LED 显示器由 7 条发光二极管组成显示字段，有的还带有一个小数点 dp 将 7 段发光二
极管阴极连在一起，成为共阴极接法，当某个字段的阳极为高电平时，对应的字段就点亮
共阳极接法是将 LED 的所有阳极并接后就连到+5V 上，当某一字段的阴极为 0 时，对应的
字段就点亮。
五，显示设计
实验原理图：
置存储取首址；显示缓冲区首址（对应字形码）；置串行输出口即 RXD，置时钟输出
口即 TXD；存入显示数据。
表头地址；查表指令；段码地址指针，显示段码字节数；输出子程序；取段码；段码左
移则输出一位段码然后发送脉冲一位。
显示程序流程图
开始
系统初始化
键盘扫描
显示温度
count = = 0
显示采样时间
count = = 1
显示存储温度
count = = 2
Y
Y
N
Y
采样时间到
存储当前温度
Y
N
N
N
开始
初始化
KEY1 按下
功能计数器加 1
N
Y
Count = = 2
Y
N
Count = =1
KEY2,KEY3 ， KEY4
分别采样时、分、秒、加1
N
