基于74LS595驱动的温度显示器设计

　　摘要：针对日常生活中的温度采集提出了一种设计方案，详细介绍了系统结构组成和软硬件设计方案。系统采用AT89C51单片机为控制核心，以LM35为温度传感器，将温度信号转换为电压信号后输出给ADC0809。ADC0809再将模拟信号转换成数字信号输入到单片机中，经过单片机的控制处理最后再通过74LS595驱动输出到数码管中显示。实验结果表明，系统稳定可靠，并且体积小、成本低，有较高的使用价值和参考价值。

　　工业生产、农业生产和人们的日常生活都与温度息息相关，因此设计一个高效、可靠的温度采集系统具有重要的现实意义。采用51系列单片机对温度进行测量，能够使控制灵活方便，并且价格低廉可以使开发成本大大降低。据此设计了以温度传感器LM35、AT89C51单片机为基础的温度采集显示系统。为提高数码管的显示亮度以及减少单片机引脚的使用，采用74LS595实现对数码管的驱动。该系统的温度测量范围为0~50℃，精确到一位小数，可适用于日常生活。

　　1系统整体结构

　　该系统由温度采集模块、放大模块、模数转换模块、处理器模块和显示模块组成。温度采集模块采集现场环境温度并将其转换成电压信号，由于转换后的电压信号较微弱，所以要先经过放大电路的放大，然后再送入模数转换模块转换成数字信号，转换后的数字信号再送入处理器模块，处理器模块根据实际需要对数字量进行处理，最后再送入显示模块显示。其中选用LM35为温度传感器，放大电路选用LM385，选用ADC0809作为模数转换模块，选用常见的AT89C51单片机为控制核心，为了防止数码管闪烁和节省单片机引脚，在单片机和数码管之间接入74LS595带驱动、锁存、移位寄存器的芯片实现串行输入并行输出。系统设计框图如图1所示。

　

　　图1系统设计框图

　　2系统硬件及功能电路设计

　　2.1集成运放电路设计

　　2.1.1硬件简介

　　（1）LM35传感器

　　LM35系列传感器是精密集成电路温度传感器，其转换电压与摄氏温度成正比，0℃时输出为0V，每升高1℃，输出电压增加10mV，计算公式如下：

　　Vout_LM35（T）=10mV/℃×T℃（1）

　　因此，相对于按绝对温标校准的线性温度传感器优越得多，并且LM35系列传感器生成制作时已校准，输出电压与摄氏温度一一对应，使用极为方便。LM35传感器有单电源和双电源两种接法，单电源供电模式下，在25℃时电流约为50mA，非常省电，所以该设计采用的是单电源供电模式。

　　（2）LM358放大器

　　LM358内部包括两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大电路，它也有单电源和双电源两种供电模式。功耗小，可用电池供电。

　　2.1.2实现电路

　　因为LM35的输出电压是毫伏级，而ADC0809的输入电压范围为0~5V，虽然在ADC0809的电压允许范围内，但电压信号较弱，直接进行模数转换会导致数字量太小、精度低等不足，因此需要经过放大后再输入到ADC0809进行转换。放大10倍后，LM35的输出电压范围为0~0.5V，测温范围为0~50℃，完全可以满足日常生活的需要，所以设计放大倍数为10倍。根据同相输入放大原理各电阻选择阻值及连接情况如图2所示。

　

　　图2LM358连接电路图