温度采集系统报告材料

1、课程设计说明书题目：温度采集电路设计学生：颖娜学 号：201306090211院（系）： 电气与信息工程学院专 业：网络工程132指导教师：周晓慧2015年12 月25日摘要本次课程设计主要是做一个温度测量系统，对于 0-100 摄氏度的环境温度或者给定温 度要求能较为精确的测量（误差小于 1 摄氏度）并显示在数码管上，让人直观的看到。要 想测量温度，就必须要一个温度测量仪器，而想要用电路实现功能就必须要把温度值转化 为电信号量，因此我们选用LM35乍为温度感应电路的核心。LM35可以将温度值转化为电 压值，误差小于0.5 C,符合设计要求。由于输出电压值过小，直接进行A/D转换会造成较大误差

2、，因此将这个电压值进行放大，放大后经 A/D转换器将连续的模拟电压值转化为 数字信号量，经过AT28C16勺存储接两个CD4511驱动两个共阴极的数码管用来显示两个 数字，分别为十位和个位，读出的即为温度值。目录第一章 技术指标1.1整体功能要求 1第二章 方案论证2.1方案比较 12.2方案确定 1第三章 单元电路设计3.1 LM35电源电路 13.2信号放大电路 23.3 A/D 转换电路 33.4数码显示电路 33.5 AT28C16 33.6 555多谐振荡器 3第四章 组装、调试4.1使用的主要仪器和仪表 44.2调试电路的方法和技巧 44.3测试的数据和波形并与计算结果比较分析 5

3、4.4调试中出现的故障、原因及排除方法 6第五章设计总结、收获、体会 7参考文献 8附录I图纸 9附录U元件清单 10第一章技术指标1.1整体功能要求设计并制作一个温度测量与显示系统，基本原理如图8所示。具体要求如下:ASftS 器MA/D转换器R0I图8温度采集系统框图(1) 被测温度围0 99° C;(2) 显示测量的温度值，精度不低于1° Co参考元器件：LM35/45, OP07/NE5532/TL082 AT28C16 CD4511说明：测试时验证环境温度和 90° C热水的测量值。第二章方案论证2.1方案比较方案一：由LM35的输出直接送入A/D转换器

4、进行AD转化，然后送进ROM.缺点：ADC0809M输入模拟量要求：信号单极性，电压围是 0 5V,而这里温度传感器输 出的电压值围是0-1000mV也就是说最大输出也才对应 ADC08096压围的20%那么进行 A/D转化后的误差可想而知，一定很大。因此方案一不予采用。方案二：A/D转化器的输出直接转化为10进制然后送CD4511显示。这个方案也有优点那 就是逻辑清楚容易理解，也是我们一开始准备采用的方案。缺点：要将2进制转化为10进制，电路十分复杂，要用到160计数器以及许多门电路， 不仅实现复杂而且容易出现误差。因此最后不予采用。方案三：对于LM35的输出端加放大电路经放大后再送入 A/

5、D转化器，对于A/D转化器的 输出接一个ROM存储并且对数据进行转化，将2进制转化为10进制。2.2方案确定经过比较决定采用第三种方案，能最大程度的减少误差第三章单元电路设计3.1 LM35电源电路从使用角度来说，LM35与用开尔文标准的线性温度传感器相比更有优越之处，LM无须外部校准和微调，可以提供常用的室温精度。LM35有单电源和双电源两种接法，正负双电源的供电模式可提供负温度的测量，单电源模式在25C下电流约为50mA非常省电，本设计采用的是单电源的接法。如图1.7所示。单电源模式下，LM35的电压与温度的关系 是：Vout(T)=10mV/°CX TC+ 12V图3.13.2

6、信号放大电路本设计所采用的LM35输出电压为01.5V，虽然在ADC0809勺输入电压允许围，但电 压信号较弱，直接进行A/D转换会导致数字量太小、精度低等不足。所以在转换前先进行 信号放大，放大电路如图所示，LM35的单电源模式输出电压为01.5V，ADC0809的分辨 率为5V/256，LM35每增加1C输出电压增加10mV如假设温度为TC 0809输出数为X,放 大 5 倍时有 10mX T/5V X 5 = X/256。图3.23.3 A/D转换电路A/D 转换器是模拟信号源与计算机或其它数字系统之间联系的桥梁，它的任务是将连 续变化的模拟信号转换为数字信号，以便计算机等数字系统进行处

7、理、存储、控制和显示。 8位A/D转换器ADC0809乍为典型的A/D转换芯片，具有转换速度快、价格低廉及与微型 计算机接口简便等一系列优点，得到了广泛的应用。ADC0809是带有8位A/D转换器、8路模拟开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式 A/D转换器，是目前应用比较广泛的 A/D转换芯片之一，它具有8 个通道的模拟量输入线，可在程序控制下对任意通道进行 A/D转换得到8位二进制数字量。ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压围是 0 5V，若信号太小，必须进行 放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增 加采样保持电路，

8、即采集模拟输入电压在某一时刻的瞬时值，并在A/D转换期间保持输出电压不变，以供模数转换。3.4数码显示电路采用CD4511驱动七段数码管实现显示电路，数据输入由两个 8位锁存器273提供， 驱动七段数码管显示十进制数字，在实物制作时应在 CD4511与七段数码管的每一个连线 间加入限流电阻，保护数码管不被过大的电压烧毁。3.5 AT28C162KB的EEPROM，存储器，主要用于存储程序和表格数据，实验用的芯片是 ATMEL 公司的AT28C16。用存储器烧录器（可用EasyPRO系列编程器，女口 EasyPRO00B）将准备 好的数据输入，写入成功后，将AT28C16以前的电路接好，在AT2

9、8C16勺输出端接上CD45113.6 555多谐振荡器经过放大的信号接入由555构成的施密特触发器进行波形整形，将正弦波以通过上升 沿/下降沿来计数（输出为 3接口，作为一个检测点，检测是否有和原始信号频率相同波 形为方波的信号）。图3.34、组装、调试：组装调试的容包括：4.1用的主要仪器和仪表；万用表，示波器，电源箱4.2试电路的方法和技巧；调试电路的时候不要急着接电，首先在不接电的情况下对自己电路板的线路 进行细致的检查，每一个引脚每一条导线与电路原理图仔细对照检查。不接线检 查线路是防止有线路短路错误导致烧坏元器件，破坏整个电路板的严重损失。在 检查完线路没有错误的时候再进行接电调试

10、，就不会出现有错误不知道是线路问 题还是元器件有问题的麻烦局面，在调试之前对每个元器件的数值计算清楚。在调试的时候，为了准确方便，可以进行分块测试，可以先每个功能块进行 调试，正确之后再进行扩大围测试。在接电调试的时候，要把输出电压调准确，与电路板各电极连接准确防止接 错线烧坏电路。在没有短路报警的机器上调试的时候，要注意各个元器件是否有 发热与冒烟的不正常情况，如果有的话必须马上切断电源，以异常的元器件为重 点进行仔细排查错误。4.3试的数据和波形并与计算结果比较分析；经过测量，容易出现问题的放大部分，放大倍数为5倍，是符合我们的设计要求。4.4调试中出现的故障、原因及排除方法。a：接电后数

11、码管不亮原因：数码管的共阴极没有接地。解决：线路接地不正常。b:接电后数码管数字显示一直为 88.原因：ADC080聊AT28C16导线没接好不工作，通电后就是电直接经过4511到数码管解决：检查发现漏掉引脚没有接上。c：接电之后电源报警原因: 电路板短路 解决：用万用表把每个块测量电压，把出现问题的地方进行重新焊接。五、设计总结、收获、体会通过这次的课程设计，我对一些专业知识和电子设计有了更深的了解，不仅仅是对知 识的一次更加深刻的认知，也是对自己之前学习的一次检验。这次电子课程设计用的是模 电和数电的知识，同时加上电路等知识，从老师给的选题里面选择一个课题进行。这次课 程设计是通过团队力量

12、 , 才使设计得以完成。可以说 ,我们三个人是一个不可或缺的整体 , 这次设计过程中我们也不可避免的遇到了很多的问题，尤其是在调试过程中 , 会因为某些 原因出不来结果，有因为粗心犯了不该犯的错误，也有因为对实验态度不严谨而造成的不 良后果，虽然在焊接和调试的过程中有很多错误和不同意见，但终究是在大家一起努力下 解决了很多问题。电路的重要部分为放大部分，这部分直接影响实验数值的准确性，而且也是在实验中 容易出错的地方，放大倍数的准确、误差小、实验结果的误差就准确。遗憾的是，在这次课程设计中，我的电路板没有完全实现应该有的功能，只是实现了 一部分。在验收之后自己反思，还是自己的努力不够多，而且动手能力太差了，一样的电 路板，别人的电路板焊接的整整齐齐，自己的却是乱的一团糟。而且在整个过程中，自己 的专业知识也是有很大的问题。还有就是自己在考虑问题的时候还是太死板，不知道怎么 变通，在买元器件的时候，没有 ADC0808就想不到用ADC0809替代。参考文献1 查丽斌.电路与模拟电子技术基础 .第2版.：电子工业 .20