多點(diǎn)溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

-.z多點(diǎn)溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求根本局部1、主機(jī)可監(jiān)控不少于3個(gè)點(diǎn)的溫度變化，輪流顯示各點(diǎn)溫度；2、溫度測(cè)量精度±2℃；3、顯示器分兩段，第一段1位十進(jìn)制數(shù)，顯示測(cè)溫點(diǎn)號(hào)；第二段2位十進(jìn)制數(shù)，顯示對(duì)應(yīng)點(diǎn)的測(cè)量溫度；4、所連接的測(cè)溫點(diǎn)中只要有任何一個(gè)測(cè)量點(diǎn)的溫度到達(dá)高溫值時(shí)應(yīng)給出報(bào)警信號(hào)，當(dāng)所有點(diǎn)的溫度值降低到平安值后，停頓報(bào)警。發(fā)揮局部1、溫度傳感器可在熱敏電阻或集成溫度傳感器之間選擇一種。無(wú)論選擇哪一種，都不采用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)展信號(hào)變換2、溫度測(cè)量精度±1℃。3、具有溫度傳感器失效判斷與顯示功能。4、其他功能，盡量考慮降低本錢(qián)。二、方案設(shè)計(jì)與論證通過(guò)溫度傳感器LM35將溫度轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào),經(jīng)模擬開(kāi)關(guān)，A/D轉(zhuǎn)換，七段譯碼通過(guò)數(shù)碼管顯示溫度數(shù)值；信號(hào)放大比擬后通過(guò)蜂鳴器實(shí)現(xiàn)報(bào)警。LM35LM35電壓跟隨模擬開(kāi)關(guān)A/D轉(zhuǎn)換7段譯碼數(shù)碼管電壓跟隨模擬開(kāi)關(guān)A/D轉(zhuǎn)換7段譯碼數(shù)碼管LM35LM35數(shù)碼管7段譯碼LM35數(shù)碼管7段譯碼LM35上電復(fù)位計(jì)數(shù)器上電復(fù)位計(jì)數(shù)器振蕩器振蕩器電壓比擬電壓放大電壓比擬電壓放大蜂鳴器信號(hào)放大或門(mén)電壓比擬電壓放大蜂鳴器信號(hào)放大或門(mén)電壓比擬電壓放大電壓比擬電壓放大電壓比擬電壓放大單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算(1)溫度傳感器采用集成溫度傳感器LM35，其輸出電壓和溫度線性成正比，其靈敏度為10.0mV/℃，0℃〔2)溫度輸出顯示局部計(jì)數(shù)器輸出作為模擬開(kāi)關(guān)的地址對(duì)三個(gè)傳感器的電壓信號(hào)進(jìn)展選通，模擬開(kāi)關(guān)輸出經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換〔MC14433〕輸出。輸出經(jīng)過(guò)七段譯碼器譯碼后接數(shù)碼管顯示，DS2，DS3選通個(gè)位與十位，三極管Q2、Q3用于提高DS2、DS3驅(qū)動(dòng)能力。測(cè)溫點(diǎn)顯示和計(jì)數(shù)器局部振蕩器計(jì)數(shù)器的clk信號(hào)由555接成的多諧振蕩器產(chǎn)生，由于循環(huán)顯示各測(cè)量點(diǎn)的溫度時(shí)，不能太快，否則肉眼無(wú)法分辨，因此選用兩個(gè)1M的電阻，一個(gè)1uF的電容，振蕩周期為T(mén)=(R42+2R20)C2·ln2=2.08s計(jì)數(shù)器三進(jìn)制計(jì)數(shù)器由74ls160置數(shù)得到，計(jì)數(shù)器的輸出經(jīng)7段譯碼后接數(shù)碼管顯示。為減少芯片的使用，降低本錢(qián)，同時(shí)考慮到數(shù)字電路噪聲容限很大的特點(diǎn)，此處的四輸入與門(mén)采用四個(gè)二極管和一個(gè)上拉電阻得到，由于實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有找到專(zhuān)門(mén)的反相器芯片，因此采用帶有四個(gè)二輸入或非門(mén)的74HC02代替。上電復(fù)位上電復(fù)位采用電阻和電容串聯(lián)產(chǎn)生一短暫的低電平給計(jì)數(shù)器的load端口，由于74ls160是同步置位的，因此低電平的時(shí)間不能太短。選取的充電電容為22uF，串聯(lián)電阻為100k，因此時(shí)間常數(shù)RC=2.2s大于振蕩周期。由于還有一個(gè)空閑的運(yùn)放沒(méi)有使用，為充分使用資源，同時(shí)實(shí)現(xiàn)復(fù)位時(shí)間可調(diào)，采用將電容產(chǎn)生的復(fù)位電壓與運(yùn)放構(gòu)成電壓比擬器，這樣就可以通過(guò)調(diào)節(jié)比擬電壓來(lái)調(diào)節(jié)上電復(fù)位的時(shí)間。同樣采用二極管與上拉電阻的方法構(gòu)成二輸入與門(mén)，使上電復(fù)位信號(hào)為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)置位信號(hào)也能控制74ls160的置位端。計(jì)數(shù)置位信號(hào)74ls160load端上電復(fù)位信號(hào)計(jì)數(shù)置位信號(hào)74ls160load端上電復(fù)位信號(hào)超溫報(bào)警局部由于即使室溫為20℃，傳感器的輸出電壓也只有20*10mV=0.2V，不便于比擬，因此先將傳感器的輸出電壓做一個(gè)同相比例放大。電壓信號(hào)放大十倍后與3V〔設(shè)定報(bào)警溫度為30總原理圖及元器件清單1.總原理圖2．元件清單溫度傳感器：LM35×3集成運(yùn)放：LM358×5電位計(jì)：3296×5模擬開(kāi)關(guān)：HCF4051A/D轉(zhuǎn)換器：MC14433十進(jìn)制計(jì)數(shù)器：74ls160或非門(mén)：74HC02七段譯碼器：CC4511×2555定時(shí)器：×1一位共陰數(shù)碼管：QH5011AS×3三極管：D331×3二極管：IN407GW×9蜂鳴器：×1電容：0.01uF×1，0.1uF×2，1uF×1，22uF×1電阻：100×14，1k×2，3k×3，5k×2，10k×4，27k×3，100k×4，300k×5，470k×1,1Mk×2安裝與調(diào)試由于整體電路比擬復(fù)雜，調(diào)試也是分模塊進(jìn)展的。初次上電時(shí)沒(méi)有任何反響，后來(lái)經(jīng)過(guò)逐步推理，找出電路中存在的問(wèn)題。電路調(diào)試中遇到的問(wèn)題：初次上電時(shí)因粗心將傳感器接反，導(dǎo)致傳感器發(fā)熱。經(jīng)仔細(xì)檢查后排除了錯(cuò)誤，將傳感器接好。由于555有一個(gè)起振的時(shí)間，而且還比擬長(zhǎng)〔根據(jù)設(shè)計(jì)大約有2至3秒〕因此在clk信號(hào)沒(méi)有到達(dá)時(shí)，顯示測(cè)量點(diǎn)的數(shù)碼管是沒(méi)有顯示的。由于擔(dān)憂電路有問(wèn)題，上電時(shí)間太長(zhǎng)會(huì)燒毀電路，因此前幾次上電都未能看到現(xiàn)象。當(dāng)數(shù)碼管有了顯示之后，顯示的并非數(shù)字，而是一些亂碼，經(jīng)過(guò)對(duì)亂碼形狀的分析，認(rèn)為是譯碼芯片與數(shù)碼管的f段與g段接反了，經(jīng)檢查果然如此。更正之后，數(shù)碼管顯示完全正常。檢查了A/D芯片MC14433后發(fā)現(xiàn)有一個(gè)點(diǎn)漏焊了，經(jīng)焊接之后，A/D正常工作了，顯示溫度的數(shù)碼管也有了示數(shù)，但是與室溫明顯存在差距，而且升溫幅度比真實(shí)的升溫速度高許多，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，錯(cuò)將A/D的個(gè)位和小數(shù)點(diǎn)位接到了數(shù)碼管上，經(jīng)改正后恢復(fù)正常。由于每次上電后計(jì)數(shù)都是從4開(kāi)場(chǎng)，一直記到0才會(huì)進(jìn)入循環(huán)，時(shí)間太長(zhǎng)，所以考慮做一個(gè)上電復(fù)位的模塊。在上電復(fù)位模塊的制作中也遇到了不少問(wèn)題，先是設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致高電平直接加到了電容兩端，沒(méi)有了充電過(guò)程，經(jīng)改良，添加兩個(gè)二極管和上拉電阻構(gòu)成與門(mén)，成功起到了上電復(fù)位的效果，使計(jì)數(shù)從1開(kāi)場(chǎng)。電路焊接中，采用板子上面的叉指構(gòu)造作為公共的電源和地，大量減少了焊線的使用，使得電路的焊接看起來(lái)賞心悅目，這對(duì)于復(fù)雜的數(shù)