温度传感器实验.docx
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温度传感器实验
（学校logo+学校名）
xxxx“毕昇杯”全国大学生电子设计大赛
参
赛
作
品
作品名称：
无线传能系统的设计与实现
参赛选手：
专业：
指导老师：
xxxx年x月x日
摘要
利用电磁感应原理，通过电磁感应，电能以无线的方式传送至负载设备。
实现的是高效率的无线能量传输。
发射部分够成的是串联谐振回路，接收部分构
成的是并联谐振回路。
当发射和接收回路的谐振频率越接近，线圈的传输能量效率越高、传送距离越大。
目前我们做的最好效果是在6厘米的范围，给达盛51单片机模块和温度传感器以及LCD1602提供电源。
关键词：
无线、耦合线圈、电磁感应、能量、达盛51平台
Abstract
Byusingtheprincipleofelectromagneticinductionelectromagneticinduction,electricity,wirelesstransmissiontoloadtheway.
Therealizationofthewirelesstransmissionofpowerisefficient.Aspartofthelaunchisenough,receivingpartseriescircuit
Theparallelresonantcircuitasis.Whensendingandreceivingcircuit,theresonancefrequencyofthetransmissionofcoilapproximatestothehigherenergyefficiencyandtransmissiondistance.Currentlywedothebestresultisin6cmlongrange,toreachshing51-seriesmicrocomputermoduleandtemperaturesensorandLCD1602providepowersupply.
Keywords:
wireless,couplingcoil,electromagneticinduction,energy,cheng51platform
1、方案论证与比较
1.1振荡电路
方案一：
采用NE555与RC构成的振荡器，频率在一定的范围内可调，电路简单而且省电，但是稳定性不高。
方案二：
采用有源晶振产生高频振荡信号，频率高、稳定性好而且不需要外围电路。
综上所述：
因为系统要求的频率比较高，而且稳定性要好。
因此选择方案二比较合适。
1.2功率放大电路
方案一：
采用一般的放大电路进行放大，功耗小，但是不能放大高频信号。
方案二：
采用大功率开关三极管作为功放元件，但是管耗较大，需要大面积的散热片。
综上所述：
由于系统的频率高，只能使用大功率三极管放大高频信号。
因此选择方案二满足要求。
1.3接收电路
方案一：
对电容进行快速和慢速充电。
方案二：
在一定的距离内带动负载。
综上所述：
方案二的效果比较明显，容易观察，而且更具有研究价值。
因此选择方案二比较好
2、系统实现
2.1硬件设计
2.1.1系统框图
图1系统框图
2.2单元电路设计
2.2.1振荡电路
用
的有源晶振产生高频方波信号，经过74LS04实现电流放大，然后将方波转换为正弦波，生成频率为
、幅度稳定的正弦波。
，图2振荡电路
2.2.2功放电路
该电路为丙类功放，其中3DD15是大功率三极管，1K电阻也是大功率碳膜电阻。
整体部分可以将
的输入信号进行放大。
图3功放电路
2.2.3、能量传输模块的设计
在初级线圈部分串联一个电容（计算如下），形成串联谐振电路，次级线圈部分并联一个电容（计算如下），形成并联谐振电路。
串联谐振电路中的阻抗最小且呈纯阻抗，电路中的电流最大，线圈周围的磁感应量大；通过耦合线圈的磁感应量也大，相应的感应电流也大，能量从初级传送到了次级，为后续电路提供能量，实现了无线传能的目的。
图4传输-接收线圈
用电感表测出20匝线圈的电感为60uH，根据公式
得
，（其中
）
2.2.4控制电路
控制部分采用达盛51单片机开发平台，平台结构如图所示：
图5达盛平台PCB图
图6达盛平台PCB3D图
图7达盛平台原理图
2.2.5显示电路
显示电路采用的是LCD1602，在液晶上显示温度传感采集到的当前实时温度。
LCD1602液晶显示模块可以喝单片机AT89C51直接接口，如图所示：
图8达盛平台原理图
3、创新点与展望
3.1创新点
本设计根据电磁感应原理实现短距离无线充电技术。
曾经麻省理工学院物理教授MarinSoljacic利用该项技术点亮了两米外的一盏60瓦灯泡。
目前，这项技术已经成为短期内最具有研究价值和值得期待的技术。
本设计电源一端的线圈共振器作为发射部分，通电后以稳定
的频率振动，产生的电磁场把能量传输到相同频率的接收共振器上。
能在6cm的距离内给达盛51单片机平台、温度传感器以及LCD1602提供稳定电源。
3.2展望点
在不久的将来，当我们解决了效率问题，使无线传输的效率能与有线的传输效率相比拟的时侯，无线就可以取代有线，对电子设备进行充电了。
只要在能量网络的覆盖范围内，电器就可以正常运转，那时候，手机、笔记本、数码相机、MP3等移动电子设备可能再也不需要像现在这样充电了。
如果能够实现能量高效率安全无线传输，那么这将是一项重大的突破。
参考文献
1、《模拟电子技术基础》第四版清华大学电子学教研组华成英，童诗白主编
2、《单片机微型计算机与接口技术》第2版李群芳，张士军，黄建编著
3、《高频电子线路》第3版高等教育出版社胡宴如编著
4、《高频电子线路学习指导》高等教育出版社胡宴如，耿苏燕编著
附录一：
原理图
图9发射部分原理图
图10接收部分原理图
附录二：
程序清单
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitDQ=P3^3;//ds18b20与单片机连接口
sbitRS=P3^5;
sbitRW=P3^4;
sbitEN=P3^2;
unsignedcharcodestr1[]={"bishengbei"};
unsignedcharcodestr2[]={"T:
"};//显示实时温度
uchardatadisdata[5];
uinttvalue;//温度值
uchartflag;//温度正负标志
/*************************lcd1602程序**************************/
voiddelay1ms（unsignedintms）//延时1毫秒（不够精确的）
{unsignedinti,j;
for（i=0;ifor（j=0;j<100;j++）;
}
voidwr_com（unsignedcharcom）//写指令
{delay1ms
（1）;
RS=0;
RW=0;
EN=0;
P1=com;
delay1ms
（1）;
EN=1;
delay1ms
（1）;
EN=0;
}
voidwr_dat（unsignedchardat）//写数据
{delay1ms
（1）;;
RS=1;
RW=0;
EN=0;
P1=dat;
delay1ms
（1）;
EN=1;
delay1ms
（1）;
EN=0;
}
voidlcd_init（）//初始化设置
{delay1ms（15）;
wr_com（0x38）;delay1ms（5）;
wr_com（0x08）;delay1ms（5）;
wr_com（0x01）;delay1ms（5）;
wr_com（0x06）;delay1ms（5）;
wr_com（0x0c）;delay1ms（5）;
}
voiddisplay（unsignedchar*p）//显示
{
while（*p!
='\0'）
{
wr_dat（*p）;
p++;
delay1ms
（1）;
}
}
init_play（）//初始化显示
{lcd_init（）;
wr_com（0x80）;
display（str1）;
wr_com（0xc0）;
display（str2）;
}
/******************************ds1820程序***************************************/
voiddelay_18B20（unsignedinti）//延时1微秒
{
while（i--）;
}
voidds1820rst（）/*ds1820复位*/
{unsignedcharx=0;
DQ=1;//DQ复位
delay_18B20（4）;//延时
DQ=0;//DQ拉低
delay_18B20（100）;//精确延时大于480us
DQ=1;//拉高
delay_18B20（40）;
}
uchards1820rd（）/*读数据*/
{unsignedchari=0;
unsignedchardat=0;
for（i=8;i>0;i--）
{DQ=0;//给脉冲信号
dat>>=1;
DQ=1;//给脉冲信号
if（DQ）
dat|=0x80;
delay_18B20（10）;
}
return（dat）;
}
voidds1820wr（ucharwdata）/*写数据*/
{unsignedchari=0;
for（i=8;i>0;i--）
{DQ=0;
DQ=wdata&0x01;
delay_18B20（10）;
DQ=1;
wdata>>=1;
}
}
read_temp（）/*读取温度值并转换*/
{uchara,b;
ds1820rst（）;
ds1820wr（0xcc）;//*跳过读序列号*/
ds1820wr（0x44）;//*启动温度转换*/
ds1820rst（）;
ds1820wr（0xcc）;//*跳过读序列号*/
ds1820wr（0xbe）;//*读取温度*/
a=ds1820rd（）;
b=ds1820rd（）;
tvalue=b;
tvalue<<=8;
tvalue=tvalue|a;
if（tvalue<0x0fff）
tflag=0;
else
{tvalue=~tvalue+1;
tflag=1;
}
tvalue=tvalue*（0.625）;//温度值扩大10倍，精确到1位小数
return（tvalue）;
}
/*******************************************************************/
voidds1820disp（）//温度值显示
{ucharflagdat;
disdata[0]=tvalue/1000+0x30;//百位数
disdata[1]=tvalue%1000/100+0x30;//十位数
disdata[2]=tvalue%100/10+0x30;//个位数
disdata[3]=tvalue%10+0x30;//小数位
if（tflag==0）
flagdat=0x20;//正温度不显示符号
else
flagdat=0x2d;//负温度显示负号:
-
if（disdata[0]==0x30）
{disdata[0]=0x20;//如果百位为0，不显示
if（disdata[1]==0x30）
{disdata[1]=0x20;//如果百位为0，十位为0也不显示
}
}
wr_com（0xc4）;
wr_dat（flagdat）;//显示符号位
wr_com（0xc5）;
wr_dat（disdata[0]）;//显示百位
wr_com（0xc6）;
wr_dat（disdata[1]）;//显示十位
wr_com（0xc7）;
wr_dat（disdata[2]）;//显示个位
wr_com（0xc8）;
wr_dat（0x2e）;//显示小数点
wr_com（0xc9）;
wr_dat（disdata[3]）;//显示小数位
wr_com（0xca）;
wr_dat（0x43）;//显示小数位
//wr_com（0xcb）;
//wr_dat（0xF8）;//显示小数位
}
/********************主程序***********************************/
voidmain（）
{init_play（）;//初始化显示
while
（1）
{read_temp（）;//读取温度
ds1820disp（）;//显示
}
}
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