传感器实验报告-半导体温度传感器设计

《工程测试技术课程设计》报告

半导体温度传感器设计一、设计目的：通过本课程的设计，使学生更进一步了解有关温度传感器的工作原理、加工工艺相关知识。B、综上所述合运用其它先修课程的理论和实践知识，制定设计方案，确定温度传感器的型号等参数，掌握温度的检测方法。C、通过本课程设计，使学生掌握模拟信号获取、传输、处理及检测的一般方法。D、通过本课程设计，学生学会应用温度传感器组成一个简单测量系统，提高学生的动手能力。E、通过计算、分析、绘图，能运用标准，规范，手册和查阅有关资料等，培养仪表设计的基本技能，为毕业设计奠定良好的基础。二、设计要求和内容：参考下面的，利用半导体温度传感器AD590和单片机技术设计制作一个显示室温的数字温度传感器，测量误差为正负一度，四位LED数码管显示。设计内容包括：详细了解AD590温度传感器的工作原理，工作特性等。设计合理的信号调解电路。用单片机各AD芯片进行信号的采样等相关处理，要有protel画的硬件接线原理图、利用C语言在单片机开发软件中编写相关程序，并对单片机关的程序作详细解释。列出制作该装置的元器件，制作实验板，并调试运行成功。设计过程分析：1.器件选用：晶振瓷片电容C1，C2RAD-0.3,30PF、复位电容C3RAD-0.3,10UF、铝电解电容C4，50V1000UF、铝电解电容 C8，C9，C13，35V1000UF、聚脂电容C5，C7，C10，C11，C12，C14，ct104,104、铝电解电容C6、铝电解电容C16，C18，2.2UF、铝电解电容C13，C15，35V100UF、铝电解电容C17，1UF、220V插座带 1m接受线，LN（PE）POWER-CZ、整流桥D1，D2，2W10、稳压管D3，LM336-2.5V、共阳LED数码管DS1-DS4，DIP10、4芯片5.08接插件JP1，JP4，JP5，4-5.08ZUO、复位电阴，10%，R1，AXIAL-0.4,10K、限流电阴，10%，R2-R14，510，复位开关S1，SPST-2，SW-PB、变压器，AC8V-GND;AC15GND-AC15T1、DIP40，单片机座、单片机U1，AT89S52、DIP20，741S373座，DIP28，ADC0809座、ADC0809U3、DIP14，74LS02座、74LS02U4，DIP-14/D19.774AC02PC、铁壳的，买散热片，以膈供DC5V电机用U5、7815U6、7815U7、AD590，温度传感器U8、DIP8，放大器座、DIP8，MAX6225座、MAX6225U10、调整信号可变电阻VR2102、调整信号可变电阻VR2202、调整信号可变电阻VR2103、晶振，ale六份频为666KHZY1、实验板Z1，Z2、铜螺柱四个、导线若干。2.设计原理：测温电路原理：传感器前端信号调理如下图所示测量范围为室温，这里定为0到80度。0度时，A点输出电压为273.2mv；80度时，A点的界出现电压为（273.2+80）mv。调整B点电压为273.2mv,这样就可以得到差分电压信号VAB与温度的头系为1mv/℃.经过传感器前端调整后的信号VAB要经过放大能够被单片采样。图中LM336提供2.5v参考电压源。采用通用MCS-51单片机和ADC0809芯片进行数据采样、处理。采样为0~5V的标准信号，对应采样结果为0~255.满足设计要求，信号数据在测量系统中流程变化如下表1-1所示假定放大后信号数据取值范围为0~2V；单片机接入通道参考电压为2.5V，故0~2.5V的信号相应地被转换为0~255这256个数据；单片机显示温度数据等于单片机采样结果乘上80后再除去204。这里要求出差分电压信号Vab放大成为与采样为0~2V的标准信号的增益。G=2000/80=25我们选用的放大器AD620芯片作为我们的放大器。引脚如图当T=0时，V0=0V；档T=80时，V0=2V；及灵敏度为25mv/。温度数据采集和处理ADC0809的参数电压为,单片机从ADC0809上采样的接口数据N还原为要显示的温度数据T的计算式子通过接口电路可知：p0口直接与ADC0809的数据线相连接，p0口的低三位通过锁存器74LS373连接到ADDA、ADDC,锁存器的锁存信号是89C52的CLK管脚，给ADC0809提供666KHz的时钟信号。P2.7口作为读写口的选通地址。片外A/D转换通道的地址为7FF8H～7FFFH。在软件编制时，令p2.7（A15）=0，A0、A1、A2给出被选择的模拟通道地址，执行一条输出指令，就产生一个正脉冲，锁存通道地址和启动A/D转换；执行一条输出指令，读取A/D转换结果。可采用延时等待AD转换结束方式，分别对8个通道模拟信号轮流采样一次，并依次大结果存放在数据存储器。也可以采用8051的中断方式的接口来编写程序（ADC0809的E0C接8051的INT0），此时可以将0809作为外扩的并行I/0口，由p2.7口和WP口脉冲同时有效来启动A/D转换，通道选择端A、B、C分别与地址线A0、A1、A2相连。其端口地址分别为7FF8H～7FFFH/。A/D转换结束信号E0C经反相后，接80C51的外部中断管脚。3.焊接过程：1、分析电路图；将图上要注意的地方和没有标明的地方做好标记，对需要接线的芯片线脚做好注释。2.合理安置各电子器件于电路板；既要求精美，更要求准确，便于布线焊接，能看清线路，便于后期检查；3.焊接各电子器件；按照电路图依次焊接各器件，做到准确和不遗漏任何一个器件。4.焊接完成后检查；看是否有遗漏，调节电阻到合适大小并测量，测试能否显示温度。四、思考题：1.该系统的测量误差与哪些因素有关？答：其误差主要来自半导体器件本身，半导体器件输出与温度呈非线性关系，而且稳定性不够，另外测量电流会引起传感器自身发热对温度的测量也有一定影响。2.显然，上述系统制作步骤没有对系统最后显示结果进行校正，假定有一恒温控制箱，应该怎样进行校正，程序要修改哪些？答：五、课程设计小结对于按照电路图来焊接电路的一个设计，本身就是十分简单的，但是其间还是会有一些问题会随之暴露出来，首先就是有部分芯片的线脚没有在电路图中予以标明导致按电路图焊接完整后无法显示示数，为了解决这个问题需要上网查询或者向同学和老师请教。还有接线过多会导致出现接线杂乱及影响其他导线的焊接，甚至有焊接错误的情况出现，解决这个问题的唯一办法恐怕只有花费更多时间慢慢检查了。在检查线路的过程