温度采集电路课设

1、精选优质文档-倾情为你奉上目 录专心-专注-专业1 设计任务及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： 图1-1 温度采集系统框图 （1）被测温度范围099°C；（2）显示测量的温度值，精度不低于1°C。 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。2 设计方案论证方案一：采用51子系列单片机为核心，通过将温度采集电路输出的电压在单片机转换输出，送入数码管显示。设计框图如图2-1所示。 图2-1 方案一设计框图 方案二：将温度采集电路

2、输出电压送入数模转换电路，转换成二进制形式后送入EEPROM存储，最后送入数码管显示。设计框图如图2-2所示。图2-2 方案二设计框图虽然单片机连接设计简单，但却需要具备一定的汇编语言基础，所以选用方案二。3 单元电路设计3.1 工作原理用温度传感器采集温度输出电压，送入模数转换器，通过555单稳态触发器输入脉冲信号，使其工作，将输出信号存入EPROM中，在送入CD4511将其转换成十进制数在数码管上显示。3.2 时钟振荡电路图3-1 NE555单稳态触发电路单稳态触发器只有一个稳态状态。在未加触发信号之前，触发器处于稳定状态，经触发后，触发器由稳定状态翻转为暂稳状态，暂稳状态保持一段时间后，

3、又会自动翻转回原来的稳定状态。单稳态触发器一般用于延时和脉冲整形电路。3.3 温度采集电路3.3.1 LM35简要说明图3-2 LM35元件图 规格参数（1）工作电压：直流430V； （2）工作电流：小于133A（3）输出电压：+6V-1.0V（4）：1mA负载时0.1；（5）精度：0.5精度（在+25时）；（6）漏泄电流：小于60A；（7）比例因数：线性+10.0mV/；（8）非线性值：±1/4；（9）校准方式：直接用摄氏温度校准；（10）额定使用温度范围：-55+150。（11）引脚说明：电源负GND；电源正VCC；信号输出S；转换公式如式(1)，0°C时输出为0V，每

4、升高 1°C，输出电压增加10mV。3.3.2 TL082双运算放大器图3-3 双运算放大器TLO82是通用的J-FET双运算放大器。其特点是：较低的输入偏置电压和偏移电流；输出设有短路保护；输入级具有较高的输入阻抗；内建频率补偿电路；较高的压摆率。最大工作电压：VCCmax=+-18V。3.3.3 温度采集电路温度采集电路整体连接图如图3-4所示。图3-4 温度采集电路3.4 A/D转换电路图3-5 ADC0804元件图 ADC0804是一款8位、单通道、低价格A/D转换器，主要特点是：模数转换时间大约100us；方便TTL或CMOS标准接口；可以满足差分电压输入；具有参考电压输入

5、端；内含时钟发生器；单电源工作时（05）V输入电压范围是05V；不需要调零等等。 各个引脚名称及作用：Vin（+）、Vin（-）：两个模拟信号输入端，可以接收单极性、双极性和差模输入信号。DB0-DB7：具有三态特性数字信号输出端，输出结果为八位二进制结果。CLKIN：时钟信号输入端。CLKR:内部时钟发生器的外接电阻端，与CLK端配合可由芯片自身产生时钟脉冲，其频率计算方式是：fck=1/(1.1RC）。CS：片选信号输入端，低电平有效。WR：写信号输入端，低电平启动AD转换。RD：读信号输入端，低电平输出端有效。INTR：转换完毕中断提供端，AD转换结束后，低电平表示本次转换已完成。VRE

6、F/2：参考电平输入，决定量化单位。VCC：芯片电源5V输入。AGND:模拟电源地线。DGND:数字电源地线。3.5 存储电路图3-6 AT28C16元件图2KB的EEPROM,存储器，主要用于存储程序和表格数据需要烧写的程序:DB:F:D8:B1:D5:CD:B:1000A6986:1000B7591:1000C0051:1000D0005:1000E9425:1000F000D:FF3.6 数码显示电路3.6.1 CD4511简要说明图3-7 CD4511元件图CD4511 是一片 CMOS BCD锁存/7 段译码/驱动器，用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码七段码译码器

7、。3.6.2 共阴极数码管图3-8 共阴极数码管（1）数码管使用条件：（a）段及小数点上加限流电阻（b）使用电压：段：根据发光颜色决定；小数点：根据发光颜色决定（c）使用电流：静态：总电流 80mA（每段 10mA）；动态：平均电流 4-5mA 峰值电流 100mA（2）数码管使用注意事项说明：（a）数码管表面不要用手触摸，不要用手去弄引角；（b）焊接温度：度；焊接时间：（c）表面有保护膜的产品,可以在使用前撕下来。3.6.3 数码显示电路数码采集电路整体连接图如图3-9所示。图3-9 温度采集电路4 原理总图5 元器件清单表5-1 元件清单器件名称数量LM351TL0821ADC0

8、8041AT28C161CD45112共阴极数码管2电阻若干电容若干导线若干6 调试过程及其测试6.1 通电前检查电路安装完毕后，经检查电路各部分接线正确，电源、元器件之间无短路，器件无接错现象。6.2 通电检查6.2.1 555电路脉冲输出波形首先将示波器接入555电路三脚，调出方波6.2.2 放大器模块的调试将温度传感器与放大器相连，由于放大器放大倍数为3倍，所以测量出放大器1脚电压是温度传感器2脚的电压的3倍。6.2.3 ADC0804输出调试与前几个单元模块相连，用万用表测量11-18脚电压，高电平在4V左右，低电平为0V左右。产生的二进制数化成十进制数，所得为测出的温度传感器输出电压

9、的100倍。6.2.4 AT28C16的调试 给EEPROM导入程序，与前几个模块相连，产生输出，输出应于ADC0804输出电平相等。6.2.5 数码管显示的调试 将CD4511，数码管与前面模块相连，显示温度，显示数字应是温度传感器输出电压的100倍。6.3 结果分析将电烙铁靠近温度传感器，传感器上的示数迅速上升。7 总结与体会7.1 体会通过这次自己动手做温控采集系统，我学到了很多东西. 我学到了不少课本上没有的知识，也锻炼了自己的动手能力，将以前学过的零散的知识串到一起。我学会了如何使用proteus软件，在使用proteus制作电路图时，我发现我有好多元器件都不知道在这个软件

10、中如何表示，通过向别人请教以及上网查才知道。整个图画完了我知道了不少元器件的表示符号。在实际焊电路板时，我懂得了如何解决电路中出现的问题，对各种元器件有了进一步的了解，对于有些元器件要小心分清正负极，在实际焊的过程中，由于疏忽我们就有焊错的，还好及时发现了并加以补救。并且我学会了分析问题解决问题的能力，加深了对所学理论知识的理解和运用。我的动手能力得到了很大的提高，创新意识得到了锻炼。真心感谢这门课让我学到了很多。在以后的学习中我也会深入学习的，为以后毕业设计打好基础。7.2 本方案特点及存在的问题本方案连接电路便于思考，连接和检查。但是相较于方案一，电路稳定性较差，元件较多。测温范围小。7.3 改进意见学习单片机汇编语言，运用单片机编程控制输出。或者采用更精密芯片。连接电路时，尽可能减少导线连接。 参 考 文 献