隨著電子和傳感技術的快速發展，溫度的測量和控制在民用、工業以及航空航天技術等領域，等到了廣泛應用。小型的、低功耗的、廉價的、可靠性高的溫度傳感器引起了人們的廣泛關注。在實際生產、生活等領域中，溫度是環境因素不可或缺的一部分，對溫度進行及時精確的控制和檢測顯得尤為重要。本文基于AT89S51單片機，采用 LM35溫度傳感器，設計了一種靈敏度較高，抗干擾能力強，工作穩定可靠的溫度采集顯示系統。

1、系統結構及工作原理

溫度采集顯示系統電路由溫度采集模塊、A/D轉換模塊、單片機控制模塊、數碼管顯示模塊和下載模塊組成。電路工作原理是：首先由LM35溫度傳感器采集外界環境的溫度，經LM358放大10倍后以電壓形式輸入到A/D采樣電路，由A/D轉換器TLC549將溫度的數字量值傳送給單片機系統，再有單片機系統驅動數碼管顯示溫度。本文設計的基于LM35的單片機溫度采集顯示系統的溫度測量范圍為 25℃ ～ 80℃溫度采集顯示系統電路是一個開環控制系統系統原理框圖如圖1示：

2、系統核心硬件電路設計

系統核心硬件電路設計主要包含溫度采集模塊的設計、A/D轉換模塊的設計、單片機控制模塊的設計、數碼管顯示模塊的設計和下載模塊的設計。

2.1、采集模塊的設計

傳感器是信號輸入的第一個環節，也是整個測試系統性能的關鍵環節之一，因此對傳感器的正確選用顯得尤為重要。在本系統中，溫度采集模塊的核心硬件采用LM35溫度傳感器，該器件有很高的工作精度和較寬的線性工作范圍，其輸出電壓與攝氏溫度線性成比例，溫度每上升1℃，電壓上升10ms。LM35無需外部校準，可以提供±1/4℃的常用室溫精度。從經濟適用等多方面考慮，系統采用LM35溫度傳感器和LM358放大電路進行溫度采集模塊的設計，設計原理圖如圖2 所示。圖2中，經過LM35傳感器采集后的微弱電壓通過 LM358 放大電路放大10倍后送入單片機。

2.2、/D 轉換模塊的設計

A/D轉換模塊的核心硬件采用 TLC549，它是CMOS串行的8位A/D轉換器，該集成電路內置一個8位開關電容逐次逼近型ADC，A/D芯片轉換時間為17us，支持電壓為3V ～ 6V。TLC549 的使用只有輸入/輸出時鐘，輸入隨著芯片選擇（CS）的控制輸入數據。TLC549的輸入/輸出時鐘的輸入頻率高達1.1MHz。A/D轉換模塊的設計原理圖，如圖3所示：

2、3 單片機控制模塊的設計

8031芯片由于內部沒有程序存儲器，需要進行外部擴展，不僅占用空間大，而且電路復雜度增大。51系列微處理器基于簡化的嵌入式控制系統結構，在個人PC機、自動控制、甚至軍事領域都應有廣泛，作為控制核心優點凸現。單片機控制模塊的核心硬件采用AT89S51，該單片機是一種低功耗、高性能CMOS的8位微控制器，具有8K系統可編程Flash存儲器，可讀可寫。具有在線編程的功能，能夠在線調試軟件使其與硬件匹配。系統通過單片機驅動數碼管，使其顯示所測溫度。單片機控制模塊的設計原理圖，如圖4所示。

2.4、數碼管顯示模塊的設計

顯示系統是單片機控制系統的重要組成部分，主要用于顯示各種參數的值，便于工作人員及時掌握生產過程。數碼管顯示模塊采用普通8為數碼管，利用單片機驅動數碼管顯示所測量的溫度。數碼管顯示模塊的設計原理圖，如圖5所示：