多点温度监控系统的设计文档格式.docx
《多点温度监控系统的设计文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《多点温度监控系统的设计文档格式.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
1、温度传感器可在热敏电阻或集成温度传感器之间选择一种。
无论选择哪一种，都不采用A/D转换器进行信号变换
1℃。
3、具有温度传感器失效判断与显示功能。
4、其他功能，尽量考虑降低成本。
二、方案设计与论证
通过温度传感器LM35将温度转换成电压信号,经模拟开关，A/D转换，七段译码通过数码管显示温度数值；
信号放大比较后通过蜂鸣器实现报警。
三、单元电路设计与参数计算
（1）温度传感器
采用集成温度传感器LM35，其输出电压和温度线性成正比，其灵敏度为10.0mV/℃，0℃时，输出电压为0V。
（2）温度输出显示部分
计数器输出作为模拟开关的地址对三个传感器的电压信号进行选通，模拟开关输出经过A/D转换（MC14433）输出。
输出经过七段译码器译码后接数码管显示，DS2，DS3选通个位与十位，三极管Q2、Q3用于提高DS2、DS3驱动能力。
（3）测温点显示和计数器部分
1、振荡器
计数器的clk信号由555接成的多谐振荡器产生，由于循环显示各测量点的温度时，不能太快，否则肉眼无法分辨，因此选用两个1M的电阻，一个1uF的电容，振荡周期为
T=（R42+2R20）C2·
ln2
=2.08s
2、计数器
三进制计数器由74ls160置数得到，计数器的输出经7段译码后接数码管显示。
为减少芯片的使用，降低成本，同时考虑到数字电路噪声容限很大的特点，此处的四输入与门采用四个二极管和一个上拉电阻得到，由于实验室没有找到专门的反相器芯片，因此采用带有四个二输入或非门的74HC02代替。
3、上电复位
上电复位采用电阻和电容串联产生一短暂的低电平给计数器的load端口，由于74ls160是同步置位的，因此低电平的时间不能太短。
选取的充电电容为22uF，串联电阻为100k，因此时间常数
RC=2.2s
大于振荡周期。
由于还有一个空闲的运放没有使用，为充分使用资源，同时实现复位时间可调，采用将电容产生的复位电压与运放构成电压比较器，这样就可以通过调节比较电压来调节上电复位的时间。
同样采用二极管与上拉电阻的方法构成二输入与门，使上电复位信号为高电平时，计数置位信号也能控制74ls160的置位端。
计数置位信号
（4）超温报警部分
由于即使室温为20℃，传感器的输出电压也只有20x10mV=0.2V，不便于比较，因此先将传感器的输出电压做一个同相比例放大。
电压信号放大十倍后与3V（设定报警温度为30℃）的基准电压比较，经过或门，再经三极管驱动放大后接蜂鸣器实现报警功能。
4、总原理图及元器件清单
1.总原理图
2．元件清单
温度传感器：
LM35×
3
集成运放：
LM358×
5
电位计：
3296×
模拟开关：
HCF4051
A/D转换器：
MC14433
十进制计数器：
74ls160
或非门：
74HC02
七段译码器：
CC4511×
2
555定时器：
×
1
一位共阴数码管：
QH5011AS×
三极管：
D331×
二极管：
IN407GW×
9
蜂鸣器：
1
电容：
0.01uF×
1，0.1uF×
2，1uF×
1，22uF×
电阻：
100×
14，1k×
2，3k×
3，5k×
2，10k×
4，27k×
3，100k×
4，300k×
5，470k×
1,1Mk×
2
5、安装与调试
由于整体电路比较复杂，调试也是分模块进行的。
初次上电时没有任何反应，后来经过逐步推理，找出电路中存在的问题。
电路调试中遇到的问题：
1.初次上电时因粗心将传感器接反，导致传感器发热。
经仔细检查后排除了错误，将传感器接好。
2.由于555有一个起振的时间，而且还比较长（根据设计大约有2至3秒）因此在clk信号没有到达时，显示测量点的数码管是没有显示的。
由于担心电路有问题，上电时间太长会烧毁电路，因此前几次上电都未能看到现象。
3.当数码管有了显示之后，显示的并非数字，而是一些乱码，经过对乱码形状的分析，认为是译码芯片与数码管的f段与g段接反了，经检查果然如此。
更正之后，数码管显示完全正常。
4.检查了A/D芯片MC14433后发现有一个点漏焊了，经焊接之后，A/D正常工作了，显示温度的数码管也有了示数，但是与室温明显存在差距，而且升温幅度比真实的升温速度高许多，经检查发现，错将A/D的个位和小数点位接到了数码管上，经改正后恢复正常。
5.由于每次上电后计数都是从4开始，一直记到0才会进入循环，时间太长，所以考虑做一个上电复位的模块。
在上电复位模块的制作中也遇到了不少问题，先是设计不合理，导致高电平直接加到了电容两端，没有了充电过程，经改进，添加两个二极管和上拉电阻构成与门，成功起到了上电复位的效果，使计数从1开始。
6.电路焊接中，采用板子上面的叉指结构作为公共的电源和地，大量减少了焊线的使用，使得电路的焊接看起来赏心悦目，这对于复杂的数字电路系统显得尤为重要。
6、性能测试与分析
温度测量误差在允许范围内，温度达到设定的报警温度（30摄氏度）时能够准确报警。
功能部分能满足设计的基本要求，精度在小于±
1℃内。
元件全部都是实验室现有或有其它可替代的，元件利用率较好，没有浪费现象。
升级会员 