温度采集电路课设..

目录

1 设计任务及要求 (1)

2 设计方案论证 (1)

3 单元电路设计 (2)

3.1 工作原理 (2)

3.2 时钟振荡电路 (2)

3.3 温度采集电路 (2)

3.3.1 LM35简要说明 (2)

3.3.2 TL082双运算放大器 (3)

3.3.3 温度采集电路 (3)

3.4 A/D转换电路 (4)

3.5 存储电路 (4)

3.6 数码显示电路 (5)

3.6.1 CD4511简要说明 (5)

3.6.2 共阴极数码管 (5)

3.6.3 数码显示电路 (6)

4 原理总图 (7)

5 元器件清单 (7)

6 调试过程及其测试 (8)

6.1 通电前检查 (8)

6.2 通电检查 (8)

6.2.1 555电路脉冲输出波形 (8)

6.2.2 放大器模块的调试 (8)

6.2.3 ADC0804输出调试 (8)

6.2.4 AT28C16的调试 (8)

6.2.5 数码管显示的调试 (8)

6.3 结果分析 (9)

7 总结与体会 (9)

7.1 体会 (9)

7.2 本方案特点及存在的问题 (9)

7.3 改进意见 (9)

参考文献 (10)

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0 99°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。

温度采集及处理电

路

时钟震荡电路

AT89C51单片

机

数码

显示

电路图2-1 方案一设计框图

方案二：将温度采集电路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。

温度采集及处理电

路

时钟震荡电路

存储

电路

A/D转换

电路

数码

显示

电路图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，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4～30V；

（2）工作电流：小于133μA

（3）输出电压：+6V～-1.0V

（4）输出阻抗：1mA负载时0.1Ω；

（5）精度：0.5℃精度（在+25℃时）；

（6）漏泄电流：小于60μA；

（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：①电源负GND；②电源正VCC；③信号输出S；

转换公式如式(1)，0°C时输出为0V，每升高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；具有参考电压输入端；内含时钟发生器；单电源工作时（0～5）V输入电压范围是0～5V；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：f ck=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。

V REF/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