溫度報警器設(shè)計

1、溫度報警器設(shè)計報告一、設(shè)計任務(wù)與要求：（1）溫度報警器方案設(shè)計溫度01001可測,小于10或大于30報警（led亮）將被測溫度（0100）轉(zhuǎn)換為電壓值；小于10或大于30聲、光報警（led亮）；可采用箔電阻組成測量電橋；二、設(shè)計過程：1設(shè)計思路設(shè)計中首先利用基于熱電偶效應(yīng)的溫度傳感器lm35采集溫度后，轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電壓值，再經(jīng)過運算放大器lm358，將待測電壓值放大、輸出，以便于檢測、顯示及控制。顯示電路是由a/d轉(zhuǎn)換器及l(fā)ed顯示器構(gòu)成的數(shù)字電路，控制電路是通過五個電壓比較器與數(shù)字控制電路的組合來實現(xiàn)。報警電路以555振蕩電路及揚聲器等器件為基礎(chǔ)構(gòu)成組成。2方案設(shè)計溫度傳感器放大電路數(shù)比較器

2、1比較器a/d轉(zhuǎn)換電路譯碼顯示電路報警電路字電路比較器2比較器3圖1系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖1所示，系統(tǒng)由以下幾部分構(gòu)成：溫度測量電路、放大電路、電壓比較電路、a/d轉(zhuǎn)換電路、譯碼顯示電路。各部分電路的工作原理如下。2.1對溫度進行測量首先通過溫度傳感器采集溫度，將溫度值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓值輸出。2.2溫度控制傳感器的輸出電壓作為放大器輸入信號，經(jīng)同相運算放大電路進行放大后分別輸出給多路電壓比較器。將要控制的溫度所對應(yīng)的電壓值作為基準電壓v，用實際測量值v與vrefiref進行比較，比較結(jié)果（輸出狀態(tài)）輸入數(shù)字控制電路，調(diào)節(jié)系統(tǒng)溫度。本題對溫度的限定較多，需采用四個電壓比較器，配合數(shù)字控制電路，實現(xiàn)由輸

3、出電平的變化來控制數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。3單元電路設(shè)計3.1溫度傳感器lm35是電壓輸出型集成溫度傳感器，lm35集成溫度傳感器是利用一個熱電阻檢測相應(yīng)的溫度。lm35無需外部校準或微調(diào)，可以提供1/4的常用的室溫精度。工作電壓：直流430v；精度：0.5精度（在+25時）；比例因數(shù)：線性+10.0mv/；非線性值：1/4；使用溫度范圍：-55+150額定范圍。引腳介紹：正電源vcc；輸出；輸出地/電源地。傳感器電路采用核心部件是lm35，供電電壓為直流15v時，工作電流為120ma，功耗極低，在全溫度范圍工作時，電流變化很小。電壓輸出采用差動信號方式，由2、3引腳直接輸出，電阻r為18k普通電阻，v

4、d為1n4148。如圖1。此電路適用于測溫范圍為-55+150場合。lm35的線性度良好。圖2傳感器電路原理圖lm35溫度傳感器輸出電壓與攝氏溫標呈線性關(guān)係，轉(zhuǎn)換公式如式(1)，0時輸出為0v，每升高1c，輸出電壓增加10mv。vout_lm35(t)=10mv/*t(1)，即v=0.01t。3.2運算放大電路lm358內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。4腳接地，8腳接vcc。運算放大器lm358放大5倍電壓,即v=0.05t.溫度采集放大電路如圖2。圖3溫度采集放大

5、電路3.3ad轉(zhuǎn)換電路ad轉(zhuǎn)換電路采用adc0809。adc0809是一種逐次比較型模數(shù)轉(zhuǎn)換器件。它是采用cmos工藝制成的8位8通道a/d轉(zhuǎn)換器，采用28只引腳的雙列直插封裝，其原理圖和引腳圖如圖3所示。各引腳功能如下：（1）inin是八路模擬輸入信號；07（2）adda、addb、addc為地址選擇端；（3）2-12-8為變換后的數(shù)據(jù)輸出端；（4）start（6腳）是啟動輸入端。（5）ale（22腳）是通道地址鎖存輸入端。通常將ale和start連在一起，使用同一個脈沖信號，上升沿鎖存地址，下降沿則啟動轉(zhuǎn)換。（6）oe（9腳）為輸出允許端，它控制adc內(nèi)部三態(tài)輸出緩沖器（7）eoc轉(zhuǎn)換結(jié)束

6、信號，高電平有效。該信號在a/d轉(zhuǎn)換過程中為低電平，其余時間為高電平。在需要對某個模擬量不斷采樣、轉(zhuǎn)換的情況下，eoc也可作為啟動信號反饋接到start端，但在剛加電時需由外電路第一次啟動。啟動時鐘轉(zhuǎn)換結(jié)束8模擬(中斷)128322724326154250652476237228位8adc08092112292021019311184cc121782ref()1316141568路開關(guān)模擬開關(guān)3位地址地與址譯地址鎖鎖碼存允許存8位a/d比較器控制時序sar樹狀開關(guān)電256r阻階梯adc0809鎖三存態(tài)緩輸沖出器輸出inininininininaddainaddbstartaddceocaleo

7、e2clock2v2gndref()722vgndv()ccrefv()輸出允許tef(a)功能框圖(b)引腳圖圖4a/d轉(zhuǎn)換器原理圖主要特性:1）8路輸入通道，8位ad轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。2）具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫恕?）轉(zhuǎn)換時間為100s(時鐘為640khz時)4）單個5v電源供電5）模擬輸入電壓范圍05v，不需零點和滿刻度校準。6）工作溫度范圍為-4085攝氏度7）低功耗，約15mw。圖5a/d轉(zhuǎn)換電路原理圖3.3溫度顯示電路顯示器件分為數(shù)碼管和液晶顯示，本設(shè)計中采用的是led數(shù)碼管顯示器。led顯示器（一）led顯示器結(jié)構(gòu)led的主要部分是七段發(fā)光管，圖3-15a是7段led顯示器的段排

8、列結(jié)構(gòu)圖。這七段發(fā)光管分別稱為a/b/c/d/e/f/g,有的產(chǎn)品還附帶有一個小數(shù)點dp，七段式發(fā)光管名稱就是由此而來。通過7個發(fā)光段的不同組合，可以顯示09和af共16個字母數(shù)字，從而實現(xiàn)十六進制數(shù)的顯示。圖6led顯示器原理圖這里采用兩個led顯示器。配合7448顯示譯碼器，將a/d輸出的二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為7段數(shù)碼顯示。同時，配合12進制計數(shù)器，達到每5度一檔顯示。（二）計數(shù)器單時鐘同步十進制可逆計數(shù)器74ls29074290的功能：（1）異步清零。（2）異步置數(shù)（置9）。（3）計數(shù)。vccr0(2)r0(1)cp2cp1q0q314131211109874ls2901234567r9(1)n

9、cr9(2)q2q1ncgnd圖774290管腳圖(4)ct74ls290的基本應(yīng)用構(gòu)成二進制、五進制、十進制計數(shù)器。本題中，將兩片74290級聯(lián)，構(gòu)成12進制計數(shù)器。將r0、s9端接電壓比較器的輸出，一控制74290的工作。電路圖如下：圖8顯示譯碼電路3.4電壓比較器簡單地說，電壓比較器是對兩個模擬電壓比較其大小(也有兩個數(shù)字電壓比較的，這里不介紹)，并判斷出其中哪一個電壓高。電壓比較器的性能指標(1）閾值電壓(2）輸出電平(3）靈敏度(4）響應(yīng)時間測量信號經(jīng)放大后與比較器運放反相或同相輸入端比較，利用電平的高低跳變，控制報警電路，加熱以及降溫電路。本設(shè)計中采用lm139lm339集成塊內(nèi)部裝有四個獨立的電壓比較器。該電壓比較器的特點是：1）失調(diào)電壓小，典型值為2mv；2）電源電壓范圍寬，單電源為2-36v，雙電源電壓為1v-18v；3）對比較信號源的內(nèi)阻限制較寬；4）共模范圍很大，為0（ucc-1.5v）vo；5）差動輸入電壓范圍較大，大到可以等于電源電壓；6）輸出端電位可靈活方便地選用。lm339集成塊采用c-14型封裝，圖9為外型及管腳排列圖。圖9外型及管腳排列圖單限比較器電路圖10單限比較器電路比較器電路如下圖：圖11電壓比較器電路電路圖如下:圖13高溫報警電路原理圖、低溫報警電路如圖所示，兩個555電路均為多諧振蕩器。適當選擇定時元件，使f=1hz。由于低頻振蕩器a