温度测量仪 南邮 课程设计.ppt

卢庆莉 编写 2009年8月 电子电路课程设计 温度测量仪 卢庆莉 编写 卢庆莉 编写 2009年8月 一、课程概况简介 二、课题介绍 三、课题技术指标 四、设计提示 五、电路调测提示 主要授课内容: 卢庆莉 编写 2009年8月 二、 课题介绍 2.1 设计课题名称 温度测量仪 2.2 系统整体功能要求 温度测量仪能够测量和显示测量的温度值，当温度超过设定的值后，发出超温的指示或报警。报警温度的设定可根据需要自定。 卢庆莉 编写 2009年8月 2.3 系统结构要求 温度测量仪的整体框图如图1所示，其中S1为系统复位按键，S2为报警温度设定。 卢庆莉 编写 2009年8月 3.1 技术指标(P104 课题八) 1、电气指标 （1）温度测量范围：0℃ ～ 99℃ （2）显示精度:1℃ （3）测温灵敏度：20mV/℃ （4）显示采用四位数码管 （5）温度报警采用LED发光二极管或蜂鸣器 （6）报警温度可以任意设定 三、课题技术指标 卢庆莉 编写 2009年8月 2、设计条件 （1）电源条件：稳压电源0V～15V可调 （2）可供选择的元器件范围如表1所示。 卢庆莉 编写 2009年8月 四、整体方案设计 1、数据处理流程分析 温度测量仪顾名思义是通过温度传感器对被测对象的温度变化情况进行测量和监视的，传感器输出的不同电流，经电流-电压变化后放大成不同的模拟电压，再经A/D转换，送入数字电压表，将温度数值显示出来。 温度传感器的原理方框图如图2所示。 卢庆莉 编写 2009年8月 温度传感器的原理方框图如图2所示： 卢庆莉 编写 2009年8月 温度传感器是温度监测仪的核心部件，它的作用是将温度值转换为电流值。按温度传感器与被测介质的接触方式分为：接触式和非接触式温度传感器两大类。热电阻、热电偶、半导体集成温度传感器都属于接触式温度传感器；红外测温传感器属于非接触式传感器，它通过被测介质的热辐射或热对流达到测温目的。温度传感器的测量范围极广，从零下几百℃到零上几千℃，测温精度又各有不同，要根据测温的具体要求（如测温范围、精度）合理选择合适的温度传感器。 卢庆莉 编写 2009年8月 集成温度传感器的输出形式分为电压输出型和电流输出型两种，电压输出型的灵敏度一般为10mV/K，温度为0K时的输出电压为0V，温度为25℃时的输出为：2.9815V。电流输出型的灵敏度一般为1μA/K， 25℃时在1KΩ电阻上的输出电压为：298.15mV。 2、 整体方案 整个系统电路在面包板上实现，其中核心模块为A/D转换部分及数字电压表部分，以下将做较详尽考虑。 卢庆莉 编写 2009年8月 3、单元电路设计 （1） 温度传感器及其放大电路的设计 LM35主要特性： 集成温度传感器LM35具有测温精度高、线性优良、体积小、热容量小、稳定性好、输出电信号大及价格较便宜等优点，LM35灵敏度为10mV/℃,即温度为20℃时，输出电压为：200mV。常温下测温精度为±0.5℃以内，消耗电流最大也只有70μA，自身发热时测量精度的影响在± 0.1℃以内。采用+4V以上的单电源供电时，测量温度的影响范围为：2℃～ 150℃；而采用双电源供电时，测量温度范围为：-55℃～ +150℃，电压使用范围为4V～20V。 卢庆莉 编写 2009年8月 ① 设计思路 因为用户要求测温灵敏度 20mV/℃，而LM35的灵敏度为10mV/℃的电压输出型温度传感器，因此传感器温度变换后应有一个同相2倍的电压放大电路，这部分电路可简单地运用运算放大器LM324来实现。 卢庆莉 编写 2009年8月 ② 温度变换及其电压放大模块电路图 说明：图3中的跟随电路A1是为了避免后续电路对Vt的过多影响而增设的电压跟随器，以保证Vt能真实地反映温度场的正确温度。 卢庆莉 编写 2009年8月 （2）A/D转换电路及数字显示电路的设计 ① 设计思路 将Vt的模拟电压送入A/D转换器的输入端，转换为二进制码，用该码作为存储器EEPROM的地址信号，将事先预置在存储单元的温度值取出，经译码显示电路将数字显示出来。 卢庆莉 编写 2009年8月 ② 模数转换及数字显示电路 卢庆莉 编写 2009年8月 图4说明： 图4中ADC0809的CLOCK端需要