随着电子和传感技术的快速发展，温度测量和控制已广泛应用于民用、工业和航空航天技术领域。温度传感器小、功耗低、价格低、可靠性高，引起了广泛关注。在实际生产、生活等领域，温度是环境因素不可或缺的一部分，及时准确地控制和检测温度尤为重要。本文基于AT89S51单片机，采用LM35温度传感器设计了灵敏度高、抗干扰能力强、工作稳定可靠的温度采集显示系统。
1.系统结构和工作原理
温度采集显示系统电路采用温度采集模块A/D由转换模块、单片机控制模块、数字管显示模块和下载模块组成。电路工作原理如下:首先由LM35温度传感器收集外部环境的温度LM358放大10倍后，以电压的形式输入A/D采样电路，由A/D转换器TLC549将温度的数字值传递给单片机系统，然后单片机系统驱动数字管显示温度。基于本文的设计LM35单片机温度采集显示系统的温度测量范围为 25℃ ～ 80℃温度采集显示系统电路是开环控制系统的原理框图，如图1所示：
2.系统核心硬件电路设计
系统核心硬件电路设计主要包括温度采集模块的设计A/D转换模块的设计机控制模块、数字管显示模块和下载模块的设计。
2.采集模块的设计
传感器是信号输入的第一个环节，也是整个测试系统性能的关键环节之一，因此正确选择传感器尤为重要。本系统采用温度采集模块的核心硬件LM35温度传感器具有较高的工作精度和较宽的线性工作范围，其输出电压与摄氏度温度线性成比例，温度上升1℃，电压上升10ms。LM35无需外部校准即可提供±1/4℃常用的室温精度。从经济适用等方面考虑，系统采用LM35温度传感器和LM358放大电路设计温度采集模块，设计原理图如图2所示 所示。图2中，经过LM35传感器采集的微弱电压通过 LM358 放大电路放大10倍后送入单片机。
2.2、/D 转换模块的设计
A/D转换模块的核心硬件采用 TLC549，它是CMOS串行的8位A/D集成电路内置8位开关电容的转换器ADC，A/D芯片转换时间为17us，支持电压为3V ～ 6V。TLC549 只使用输入/输出时钟，随芯片选择输入(CS)控制输入数据。TLC549输入/输出时钟的输入频率高达1.1MHz。A/D如图3所示：
2、3 单片机控制模块的设计
由于内部没有程序存储器，8031芯片需要外部扩展，不仅占用空间大，而且增加了电路的复杂性。51系列微处理器基于简化的嵌入式控制系统结构PC作为控制的核心优势，机器、自动控制甚至军事领域都应该广泛应用。采用单片机控制模块的核心硬件AT89S单片机功耗低，性能高CMOS8位微控制器K系统可编程Flash存储器，可读可写。具有在线编程功能，可以在线调试软件与硬件匹配。该系统通过单片机驱动数码管，使其显示所测温度。如图4所示，单片机控制模块的设计原理图。
2.4.数字管显示模块的设计
显示系统是单片机控制系统的重要组成部分，主要用于显示各种参数的值，方便员工及时掌握生产过程。数字管显示模块以普通8为数字管，单片机驱动数字管显示测量的温度。数字管显示模块的设计原理图如图5所示：
2.5.设计下载模块
下载模块可以实现单机通信、多机通信和计算机通信。该系统主要从计算机上下载程序到单片机，以驱动整个电路板的工作。下载模块的核心硬件采用串口MAX232和RS232，MAX232是TTL和RS232电平相互转换的芯片。单片机通过内部通用异步接收/发送器
(UART)与MAX232通信。下载模块的设计原理图，如图6所示。
3.系统软件设计
系统软件设计采用C语言编程和模块化结构开发。该程序主要包括主函数、延迟子函数A/D转换子函数和温度显示子函数。A/D如图7所示，转换子函数-a如图7所示，温度显示子函数和系统主函数-b所示。
4.系统性能测试
性能测试表明，室内恒速运动和室温变化不明显。同样，室外温度采集的变化也不是很明显。当用手指覆盖芯片或使用或加热器时。温度变化迅速，温度急剧上升。测试结果表明，系统响应时间短，灵敏度高。
5、结论
温度采集和控制系统广泛应用于现代生活中。该系统实现了温度收集和显示功能。反复试验表明，该系统具有响应时间短、抗干扰能力强、工作稳定可靠、体积小、成本低、工程价值高等特点，在日常生活和学术研究中具有广阔的应用前景。系统采集的温度范围为25℃～80℃同时，温度值的精度为整数，下一步将研究如何利用频率检测控制技术进一步提高温度测量的精度和范围。同时，扩展后也可用于温度测量、温度预警、控制等多功能产品。