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。二、方案設(shè)計(jì)與論證通過溫度傳感器LM35將溫度轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào),經(jīng)模擬開關(guān)，A/D轉(zhuǎn)換，七段譯碼通過數(shù)碼管顯示溫度數(shù)值；信號(hào)放大比擬后通過蜂鳴器實(shí)現(xiàn)報(bào)警。LM35LM35電壓跟隨模擬開關(guān)A/D轉(zhuǎn)換7段譯碼數(shù)碼管電壓跟隨模擬開關(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)放大或門電壓比擬電壓放大蜂鳴器信號(hào)放大或門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，模擬開關(guān)輸出經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換〔MC14433〕輸出。輸出經(jīng)過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=(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，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)室沒有找到專門的反相器芯片，因此采用帶有四個(gè)二輸入或非門的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，這樣就可以通過調(diào)節(jié)比擬電壓來調(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，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模擬開關(guān)：HCF4051A/D轉(zhuǎn)換器：MC14433十進(jìn)制計(jì)數(shù)器：74ls160或非門：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)沒有任何反響，后來經(jīng)過逐步推理，找出電路中存在的問題。電路調(diào)試中遇到的問題：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〔根據(jù)設(shè)計(jì)大約有2至3秒〕因此在clk信號(hào)沒有到達(dá)時(shí)，顯示測(cè)量點(diǎn)的數(shù)碼管是沒有顯示的。由于擔(dān)憂電路有問題，上電時(shí)間太長會(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開場，一直記到0才會(huì)進(jìn)入循環(huán)，時(shí)間太長，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，沒有了充電過程，經(jīng)改良，添加兩個(gè)二極管和上拉電阻構(gòu)成與門，成功起到了上電復(fù)位的效果，使計(jì)數(shù)從1開場。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賞心悅目，這對(duì)于復(fù)雜的數(shù)