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单片机课程设计--多路数字温度测量系统设计.doc
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2022-07-08
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单片机课程设计--多路数字温度测量系统设计
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单片机课程设计报告
题目名称:多路数字温度测量系统设计
系:
专 业:
班 级:
学 号:
学生姓名:
指导教师:
职 称:
年 月 日

1
一、摘要
计算机技术的发展和普及提升了数据采集系统的技术水平。在生产过程中,应用数据采集系
统可对生产现场的工艺参数进行采集、监视和记录,以方便人们对数据结果做出分析判断。基于
汇编语言的多路温度采集与处理系统,可以实现对多路不同温度进行实时检测,通过 LED 显示当
前温度值,可以更直观的观察数据、更便捷的对系统进行控制。
本课题以内置 A/D 转换器的单片机 STC12C5A32AD 为核心,对多路的温度进行实时巡检。采
用多个模拟温度传感器 LM35 测量多路温度。通过 LM358 构成的同相放大器对模拟温度信号进行
放大,然后送至单片机处理。处理后由四位 LED 数码管对八路温度予以动态显示。通过独立式键
盘可对测量进行操控。同时该系统还具有报警功能,实现当测量温度超出-55℃——125℃时发出
报警。本文结合实际使用经验,介绍了 LM35 温度传感器在单片机下的硬件连接及软件编程,并
给出了流程图。
关键词:单片机;温度传感器;放大器;数码管显示;键盘
二、总体方案设计
方案的阐述与特点:
本设计方案以 LM35 为温度传感器、内置 A/D 转换器单片机 STC89LE516AD 为控制
核心组成多点温度测量系统,该系统包括传感器及其放大电路、复位电路、晶振电路、
报警电路、键盘与显示、基准电压电路组成。
1、本方案系统框图为:
图 1 总体系统框图
2、基本工作原理:
如图 1 所示本设计以 LM35 模拟温度传感器对八路温度进行实时测量,其输出电
STC12C5A32AD
单片机
LM35温度测
量及其放大
电路
晶振电路
复位电路
键盘电路
显示电路
报警电路

2
压经由 LM358 构成的同相放大器放大后送至单片机的 A/D 输入口。单片机对输入信号
进行模数转换执行软件程序后,由 LED 数码管显示温度值,每秒切换一个通道进行轮
流显示。通过键盘可以随时查看指定通道的温度值,当任何一路温度的 3 次平均值超
过设定的下限值或上限值时,发出警告。
3、它有如下特点:
(1)可以监测 8 路环境温度信号,可以扩充;对 8 路模拟信号输入进行循环采
集,每路连线采集三次,取平均值。
(2)测量范围为-55℃~+125℃,精度为±0.5℃
(3)LCD 液晶显示或用 4 位 LED 数码管进行循环显示,其中最高位通道提示符
A~H,低三位显示实际温度值,每秒切换一个通道进行轮流显示;
(4)键盘控制,可随时查看指定通道的温度值;
(5)可分别设定每一路的上限制和下限值,若采集平均值超过设定范围,则对
应通道指示灯闪烁 10 后一直亮,指示灯闪烁是喇叭发声,以示警告。
三、系统硬件设计
本课题的整个系统是由传感器及其信号放大电路、单片机、显示电路、键盘电路、
稳压电路、晶振电路、复位电路等构成。
3.1 控制器--单片机设计:
本设计采用的单片机为 STC12C5A32AD
STC12C5A32AD单片机是单时钟/ 机器周期(1T)的兼容8051 内核单片机,是高速/
低功耗的新一代单片机,全新的流水线/ 精简指令集结构。STC12C5A32AD单片机主要
性能:
●高速:1个时钟/机器周期,RISC型8051内核,速度比普通8051快12倍
●工作电压:5.5V--3.3V
●低功耗设计:空闲模式,掉电模式(可由外部中断唤醒)
●工作频率:0~35MHz
●时钟:外部晶体或内部RC 振荡器可选
●芯片内E2PROM 功能
● ISP/IAP,在系统可编程/在应用可编程,无需仿真器
● 8位8通道ADC,转换速度可达300K/S
● 2个硬件16位定时器,兼容普通8051 的定时器。再加上2 路PCA 还可再实现2个16
位定时器
●硬件看门狗(WDT)
●全双工异步串行口(UART),由于STC12系列单片机是高速的8051,可再用定时器或

3
PCA软件实现多串口
如图 3.1 为 STC12C5A32AD 引脚图,各引脚功能说明如下:
图 3.1 STC12C5A32AD 引脚图
● Vcc: 电源
● GND: 地
● P0 口:P0 口是一个 8 位的双向 I/O 口。对 P0 端口写“1”时,引脚用作高阻
抗输入。当访问外部程序和数据存储器时,P0 口也被作为低 8 位地址/数据复用。
● P1 口:P1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口,同时也是模拟量
输入口,可以对 8 路模拟量进行模数转换。
● P2 口:P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。在访问外部程序
存储器或用 16 位地址读取外部数据存储器(例如执行 MOVX @DPTR)时,P2 口送出高
八位地址。
● P3 口:P3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。P3 口亦作为特殊功
能口使用,如表 3-1 所示。
表 3-1 STC12C5A32AD 引脚号特殊功能
P1.0/ADC0/CLKOUT2
1
P1.1/ADC1
2
P1.2/ADC2/ECI/RxD2
3
P1.3/ADC3/CCP0/TxD2
4
P1.4/ADC4/CCP1/SS
5
P1.5/ADC5/MOSI
6
P1.6/ADC6/MISO
7
P1.7/ADC7/SCLK
8
RST/P4.7
9
P3.0/RXD
10
P3.1/TXD
11
P3.2/INT0
12
P3.3/INT1
13
P3.5/T1/CLKOUT1
15
P3.6/WR
16
P3.7/RD
17
XTAL2
18
XTAL1
19
GND
20
P2.0
21
P2.1
22
P2.2
23
P2.3
24
P2.4
25
P2.5
26
P2.6
27
P2.7
28
NA/P4.4
29
ALE/P4.5
30
EX_LVD/P4.6/RST2
31
P0.7
32
P0.6
33
P0.5
34
P0.4
35
P0.3
36
P0.2
37
P0.1
38
P0.0
39
Vcc
40
P3.4/T0/CLKOUT0
14
STC12C5A32AD

4
P3.0
RXD(串行输入)
P3.1
TXD(串行输出)
P3.2
INT0(外部中断 0)
P3.3
INT0(外部中断 0)
P3.4
T0(定时器 0 外部输入和定时器 0
时钟频率输出)
P3.5
T1(定时器 1 外部输入和定时器 1
时钟频率输出)
P3.6
WR(外部数据存储器写选通)
P3.7
RD(外部数据存储器读选通)
● RST: 复位输入,晶振工作时,RST 脚持续 2 个机器周期高电平将使单片机复
位。
● ALE:地址锁存控制信号(ALE)是访问外部程序存储器时,锁存低 8 位地址
的输出脉冲。
● XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。
● XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。
3.2 传感器检测电路设计:
LM35 是由 National Semiconductor 所生产的温度传感器,其输出电压与摄
氏温度成正比,具有 10mv/℃的灵敏度,工作温度范围为 4V~30V;输出阻抗为
0.1Ω。LM35 温度传感器,由于它采用内部补偿,所以输出可以从 0℃开始,器
件有三个引脚,分别是电源负 GND,电源正 Vcc,信号输出端。
电路需要两路运算放大电路,所以选择双路运算放大器,一路作跟随器另一路作
同向放大器,LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器,
适合于电源电压范围很宽的单电源使用,也适用于双电源工作模式,它的使用范围包
括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。
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