溫度采集電路課設(shè)

1、目 錄1 設(shè)計任務(wù)及要求12 設(shè)計方案論證13 單元電路設(shè)計23.1 工作原理23.2 時鐘振蕩電路23.3 溫度采集電路23.3.1 LM35簡要說明23.3.2 TL082雙運算放大器33.3.3 溫度采集電路33.4 A/D轉(zhuǎn)換電路43.5 存儲電路43.6 數(shù)碼顯示電路53.6.1 CD4511簡要說明53.6.2 共陰極數(shù)碼管53.6.3 數(shù)碼顯示電路64 原理總圖75 元器件清單76 調(diào)試過程及其測試86.1 通電前檢查86.2 通電檢查86.2.1 555電路脈沖輸出波形86.2.2 放大器模塊的調(diào)試86.2.3 ADC0804輸出調(diào)試86.2.4 AT28C16的調(diào)試86.2.

2、5 數(shù)碼管顯示的調(diào)試86.3 結(jié)果分析97 總結(jié)與體會97.1 體會97.2 本方案特點及存在的問題97.3 改進(jìn)意見9參 考 文 獻(xiàn)10I1 設(shè)計任務(wù)及要求設(shè)計并制作一個溫度測量與顯示系統(tǒng)，基本原理如圖8所示。具體要求如下： 圖1-1 溫度采集系統(tǒng)框圖 （1）被測溫度范圍099C；（2）顯示測量的溫度值，精度不低于1C。 參考元器件：LM35/45，OP07/NE5532/TL082，AT28C16，CD4511。 說明：測試時驗證環(huán)境溫度和90C熱水的測量值。2 設(shè)計方案論證方案一：采用51子系列單片機為核心，通過將溫度采集電路輸出的電壓在單片機轉(zhuǎn)換輸出，送入數(shù)碼管顯示。設(shè)計框圖如圖2-1

3、所示。 圖2-1 方案一設(shè)計框圖 方案二：將溫度采集電路輸出電壓送入數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制形式后送入EEPROM存儲，最后送入數(shù)碼管顯示。設(shè)計框圖如圖2-2所示。圖2-2 方案二設(shè)計框圖雖然單片機連接設(shè)計簡單，但卻需要具備一定的匯編語言基礎(chǔ)，所以選用方案二。3 單元電路設(shè)計3.1 工作原理用溫度傳感器采集溫度輸出電壓，送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器，通過555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸入脈沖信號，使其工作，將輸出信號存入EPROM中，在送入CD4511將其轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)在數(shù)碼管上顯示。3.2 時鐘振蕩電路圖3-1 NE555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器只有一個穩(wěn)態(tài)狀態(tài)。在未加觸發(fā)信號之前，觸發(fā)器處于穩(wěn)定狀態(tài)，經(jīng)觸發(fā)后，

4、觸發(fā)器由穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)為暫穩(wěn)狀態(tài)，暫穩(wěn)狀態(tài)保持一段時間后，又會自動翻轉(zhuǎn)回原來的穩(wěn)定狀態(tài)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一般用于延時和脈沖整形電路。3.3 溫度采集電路3.3.1 LM35簡要說明圖3-2 LM35元件圖 規(guī)格參數(shù)（1）工作電壓：直流430V； （2）工作電流：小于133A（3）輸出電壓：+6V-1.0V（4）輸出阻抗：1mA負(fù)載時0.1；（5）精度：0.5精度（在+25時）；（6）漏泄電流：小于60A；（7）比例因數(shù)：線性+10.0mV/；（8）非線性值：1/4；（9）校準(zhǔn)方式：直接用攝氏溫度校準(zhǔn)；（10）額定使用溫度范圍：-55+150。（11）引腳說明：電源負(fù)GND；電源正VCC；信號輸出S；

5、轉(zhuǎn)換公式如式(1)，0C時輸出為0V，每升高 1C，輸出電壓增加10mV。3.3.2 TL082雙運算放大器圖3-3 雙運算放大器TLO82是通用的J-FET雙運算放大器。其特點是：較低的輸入偏置電壓和偏移電流；輸出設(shè)有短路保護(hù)；輸入級具有較高的輸入阻抗；內(nèi)建頻率補償電路；較高的壓擺率。最大工作電壓：VCCmax=+-18V。3.3.3 溫度采集電路溫度采集電路整體連接圖如圖3-4所示。圖3-4 溫度采集電路3.4 A/D轉(zhuǎn)換電路圖3-5 ADC0804元件圖 ADC0804是一款8位、單通道、低價格A/D轉(zhuǎn)換器，主要特點是：模數(shù)轉(zhuǎn)換時間大約100us；方便TTL或CMOS標(biāo)準(zhǔn)接口；可以滿足差

6、分電壓輸入；具有參考電壓輸入端；內(nèi)含時鐘發(fā)生器；單電源工作時（05）V輸入電壓范圍是05V；不需要調(diào)零等等。 各個引腳名稱及作用：Vin（+）、Vin（-）：兩個模擬信號輸入端，可以接收單極性、雙極性和差模輸入信號。DB0-DB7：具有三態(tài)特性數(shù)字信號輸出端，輸出結(jié)果為八位二進(jìn)制結(jié)果。CLKIN：時鐘信號輸入端。CLKR:內(nèi)部時鐘發(fā)生器的外接電阻端，與CLK端配合可由芯片自身產(chǎn)生時鐘脈沖，其頻率計算方式是：fck=1/(1.1RC）。CS：片選信號輸入端，低電平有效。WR：寫信號輸入端，低電平啟動AD轉(zhuǎn)換。RD：讀信號輸入端，低電平輸出端有效。INTR：轉(zhuǎn)換完畢中斷提供端，AD轉(zhuǎn)換結(jié)束后，低電

7、平表示本次轉(zhuǎn)換已完成。VREF/2：參考電平輸入，決定量化單位。VCC：芯片電源5V輸入。AGND:模擬電源地線。DGND:數(shù)字電源地線。3.5 存儲電路圖3-6 AT28C16元件圖2KB的EEPROM,存儲器，主要用于存儲程序和表格數(shù)據(jù)需要燒寫的程序:1000000000000100020000030004000005000600DB:100010000007000800000900001000110000120095:10002000130000140015000016001700001800004F:1000300019002000002100220000230024000025D8:

8、1000400000260000270000280029000030003100B1:100050000032003300003400350000360000370065:1000600038000039004000004100420000430044D5:1000700000004500004600470000480049000050CD:10008000005100005200530000540000550056007B:100090000057005800005900600000610062000035:1000A0006300006400650000660067000068006986

9、:1000B0000000700071000072000073007400007591:1000C0000076000077007800007900800000810051:1000D0000082008300008400850000860087000005:1000E0008800890000900000910092000093009425:1000F000000095009600009700980000990000000D:00000001FF3.6 數(shù)碼顯示電路3.6.1 CD4511簡要說明圖3-7 CD4511元件圖CD4511 是一片 CMOS BCD鎖存/7 段譯碼/驅(qū)動器，用于

10、驅(qū)動共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼七段碼譯碼器。3.6.2 共陰極數(shù)碼管圖3-8 共陰極數(shù)碼管（1）數(shù)碼管使用條件：（a）段及小數(shù)點上加限流電阻（b）使用電壓：段：根據(jù)發(fā)光顏色決定；小數(shù)點：根據(jù)發(fā)光顏色決定（c）使用電流：靜態(tài)：總電流 80mA（每段 10mA）；動態(tài)：平均電流 4-5mA峰值電流 100mA（2）數(shù)碼管使用注意事項說明：（a）數(shù)碼管表面不要用手觸摸，不要用手去弄引角；（b）焊接溫度：度；焊接時間：（c）表面有保護(hù)膜的產(chǎn)品,可以在使用前撕下來。3.6.3 數(shù)碼顯示電路數(shù)碼采集電路整體連接圖如圖3-9所示。圖3-9 溫度采集電路4 原理總圖5 元器件清單表5-1

11、元件清單器件名稱數(shù)量LM351TL0821ADC08041AT28C161CD45112共陰極數(shù)碼管2電阻若干電容若干導(dǎo)線若干6 調(diào)試過程及其測試6.1 通電前檢查電路安裝完畢后，經(jīng)檢查電路各部分接線正確，電源、元器件之間無短路，器件無接錯現(xiàn)象。6.2 通電檢查6.2.1 555電路脈沖輸出波形首先將示波器接入555電路三腳，調(diào)出方波6.2.2 放大器模塊的調(diào)試將溫度傳感器與放大器相連，由于放大器放大倍數(shù)為3倍，所以測量出放大器1腳電壓是溫度傳感器2腳的電壓的3倍。6.2.3 ADC0804輸出調(diào)試與前幾個單元模塊相連，用萬用表測量11-18腳電壓，高電平在4V左右，低電平為0V左右。產(chǎn)生的二

12、進(jìn)制數(shù)化成十進(jìn)制數(shù)，所得為測出的溫度傳感器輸出電壓的100倍。6.2.4 AT28C16的調(diào)試 給EEPROM導(dǎo)入程序，與前幾個模塊相連，產(chǎn)生輸出，輸出應(yīng)于ADC0804輸出電平相等。6.2.5 數(shù)碼管顯示的調(diào)試 將CD4511，數(shù)碼管與前面模塊相連，顯示溫度，顯示數(shù)字應(yīng)是溫度傳感器輸出電壓的100倍。6.3 結(jié)果分析將電烙鐵靠近溫度傳感器，傳感器上的示數(shù)迅速上升。7 總結(jié)與體會7.1 體會通過這次自己動手做溫控采集系統(tǒng)，我學(xué)到了很多東西.我學(xué)到了不少課本上沒有的知識，也鍛煉了自己的動手能力，將以前學(xué)過的零散的知識串到一起。我學(xué)會了如何使用proteus軟件，在使用proteus制作電路圖時，

13、我發(fā)現(xiàn)我有好多元器件都不知道在這個軟件中如何表示，通過向別人請教以及上網(wǎng)查才知道。整個圖畫完了我知道了不少元器件的表示符號。在實際焊電路板時，我懂得了如何解決電路中出現(xiàn)的問題，對各種元器件有了進(jìn)一步的了解，對于有些元器件要小心分清正負(fù)極，在實際焊的過程中，由于疏忽我們就有焊錯的，還好及時發(fā)現(xiàn)了并加以補救。并且我學(xué)會了分析問題解決問題的能力，加深了對所學(xué)理論知識的理解和運用。我的動手能力得到了很大的提高，創(chuàng)新意識得到了鍛煉。真心感謝這門課讓我學(xué)到了很多。在以后的學(xué)習(xí)中我也會深入學(xué)習(xí)的，為以后畢業(yè)設(shè)計打好基礎(chǔ)。7.2 本方案特點及存在的問題本方案連接電路便于思考，連接和檢查。但是相較于方案一，電路穩(wěn)定性較差，元件較多。測溫范圍小。7.3 改進(jìn)意見學(xué)習(xí)單片機匯編語言，運用