LM体温计设计数字电子基础课程设计.docVIP

目 录 1.总体方案的设计与选择 - 1 - 1.1 数字温度计的设计标准与要求 - 1 - 1.2 系统基本方案 - 2 - 1.3 各模块基本功能与设计方案选择与论证 - 2 - 1.3.1 温度采集模块的设计与论证 - 2 - 1.3.2 信号转换模块的设计与方案选择 - 3 - 1.3.3 显示模块的设计与方案选择 - 5 - 2. 硬件电路设计 - 6 - 2.1 温度采集模块的硬件设计 - 6 - 2.2 信号转换模块硬件电路设计 - 8 - 2.3 显示模块设计电路图 - 9 - 2.4 电路中相关参数设定 - 9 - 3. 电路仿真 - 10 - 3.1 仿真软件简介 - 10 - 3.2 仿真分析 - 10 - 4 电路的安装与调试 - 12 - 5 误差分析 - 14 - 6 实物照片 - 15 - 7.心得体会 - 16 - 1.总体方案的设计与选择 1.1 数字温度计的设计标准与要求 1、设计温度测量电路； 2、测量范围为0℃～100℃； 3、制作并调试所设计电路； 4、掌握数字电路的设计及调试方法； 1.2 系统基本方案 根据系统要求，本次设计可分为三个模块，分别为以18B20为传感器的温度检测模块，以AT89S52的转换模块和以共阴数码管的显示模块。具体框图如图 1—1所示： 图1-1 总体结构图 1.3 各模块基本功能与设计方案选择与论证 1.3.1 温度采集模块的设计与论证 温度传感器是通过物体随温度变化而改变某种特性来间接测量的。不少材料、元件的特性都随温度的变化而变化，所以能作温度传感器的材料相当多。温度传感器随温度而引起物理参数变化的有：膨胀、电阻、电容、而电动势、磁性能、频率、光学特性及热噪声等等。 方案一：采用二极管做温度传感器 晶体二极管或三极管的PN结的结电压是随温度而变化的。例如硅管的PN结的结电压在温度每升高1℃时，下降-2mV，利用这种特性，一般可以直接采用二极管（如玻璃封装的开关二极管1N4148）或采用硅三极管（可将集电极和基极短接）接成二极管来做PN结温度传感器。这种传感器有较好的线性，尺寸小，其热时间常数为0.2—2秒，灵敏度高。测温范围为-50—+150℃。典型的温度曲线如图1所示。同型号的二极管或三极管特性不完全相同，因此它们的互换性较差。 方案二：用可编程器件DS18B20做温度传感器 DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的1－Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。 DS18B20产品的特点 （1）、只要求一个端口即可实现通信。 （2）、在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。 （3）、实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。 （4）、测量温度范围在－55。C到＋125。C之间。 （5）、数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。 （6）、内部有温度上、下限告警设置。 但是18B20需要单片机软件控制，与本次设计要求不符。 方案三：用LM35做温度传感器 LM35是一种得到广泛使用的温度传感器。由于它采用内部补偿，所以输出可以从0℃开始。在上述电压范围以内，芯片从电源吸收的电流几乎是不变的（约50μA），所以芯片自身几乎没有散热的问题。这么小的电流也使得该芯片在某些应用中特别适合，比如在电池供电的场合中，输出可以由第三个引脚取出，根本无需校准。 在使用单一电源时，LM35的一个缺点是无法指示低至零度的温度。据称利用LM35可测出20mV的电压，这一值相当于2℃（一些情况下甚至可测出0～2mV的电压！），但要指示零度或更低的温度时，最好还是再提供一个负电源和一只下拉电阻。 通过比较和对本次设计要求的的考虑，决定采用方案三以LM35作温度传感器。 1.3.2 信号转换模块的设计与方案选择 数字电子计算机所处理和传送的都是不连续的数字信号，而实际中遇到的大都是连续变化的模拟量，模拟量经传感器转换成电信号的模拟量后，需经模/数转换变成数字信号才可输入到数字系统中进行处理和控制，因而作为把模拟电量转换成数字量输出的接口电路-A/D转换器是现实世界中模拟信号向数字信号的桥梁，是电子技术发展的关键和瓶所在。 方案一：用可编程器件A/D做转换器 如果利用ADC0801进行一次A/D转换，其工作过程为：先由外电路给片选端输入一个低电平，选中此芯片使之进入工作状态，此时输出为高电平，表示转换没有完成，芯片输出为高阻态。和为高电平时芯片不工作。当外电路给端输入一个低电平时启动芯片，正式开始A/D转换。转换完成后，输出为低电平，允许外电路取走 ～ 数据，此时外电路使和为高电平，A/D转换停止。外电路取走～数据后，使为低