無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)設(shè)計(jì)

1、摘 要隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，溫度采集及顯示在生活中被廣泛使用。由于不同的環(huán)境對(duì)溫度采集的方式有所不同，所以對(duì)于一定距離下的溫度采集顯得尤為不易。本文運(yùn)用基本的電子元件設(shè)計(jì)了一款集溫度與無(wú)線數(shù)據(jù)顯示于一體的適合工廠、企業(yè)與人民生活使用的無(wú)線數(shù)字顯溫度計(jì)。此溫度計(jì)可將100m以外的溫度信號(hào)以無(wú)線傳輸?shù)姆绞剿偷斤@示終端進(jìn)行數(shù)字量的溫度顯示。此電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、成本低、易掌握、易操作、易觀察。該無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)的設(shè)計(jì)包括電源電路、溫度檢測(cè)與發(fā)射電路、溫度接收顯示電路等電路。論文中詳細(xì)分析了電路的工作原理，并對(duì)元器件的參數(shù)、特性和元器件的如何選用作了詳細(xì)說(shuō)明，清晰地闡述了該電路的用途和發(fā)展前景。論文最后還用Mu

2、ltisim軟件進(jìn)行了仿真，給出了仿真效果圖，并最終制作成印刷電路板，通過(guò)調(diào)試該電路達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，性能穩(wěn)定，控制效果良好。關(guān)鍵字：無(wú)線；數(shù)字顯示；溫度檢測(cè)AbstractWith the development of science and technology,temperature measurement and display are widely used in daily life.Because they do notCollected with the environment temperature differences in the way,so for a certai

3、n distance of the temperature measurement is particularly difficult.In this paper,the basic design of a set of electronic components and wireless data showed the temperature in one of the suitable factories, enterprises and people living with the wireless digital thermometer.This thermometer can be

4、outside the 100m temperature signal to wireless transmission to the display terminal for digital temperature display.This circuit is designed to be simple, low cost,easy to grasp,easy to operate, easy to observe. The design of wireless digital thermometers, including power supply circuit,temperature

5、 detection and transmission circuit, the temperature receiver display circuit.Detailed analysis of the paper the working principle of the circuit, and the components of the parameters， characteristics and components of the detailed description of how to use and clearly explained the circuit uses and

6、 development prospects.Finally,the paper also used multisim simulation software,the simulation results map,and eventually made into a printed circuit board,through the commissioning of the circuit meets the design requirements, performance, stability,goodcontrol effect. Keywords:Wireless；Digital；Dis

7、play；Thermormometer目 錄摘 要IAbstractII第一章緒論1第一節(jié) 無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)的研究?jī)?nèi)容1第二節(jié) 無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)的研究意義1第二章無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)的設(shè)計(jì)方案2第一節(jié) 無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)設(shè)計(jì)方案的論證與比較2第二節(jié) 無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)設(shè)計(jì)方案的選擇2第三章無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)的原理分析4第一節(jié) 無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)溫度檢測(cè)發(fā)射電路4溫度檢測(cè)發(fā)射電路工作原理4溫度檢測(cè)發(fā)射電路的參數(shù)與器件選擇5第二節(jié) 無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)接收和溫度顯示電路7接收和溫度顯示電路工作原理7 接收和溫度顯示電路的參數(shù)與器件選擇11第四章無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)電路調(diào)試與總結(jié)15第一節(jié) 無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)電路調(diào)試15第二節(jié) 無(wú)線數(shù)顯溫度

8、計(jì)電路總結(jié)16第五章電源電路設(shè)計(jì)17第一節(jié) 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)方案17直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方案17直流穩(wěn)壓電源的系統(tǒng)框圖17第二節(jié) 直流穩(wěn)壓電源電路分析18整流濾波電路18穩(wěn)壓輸出電路20直流穩(wěn)壓電路原理21第三節(jié) 直流穩(wěn)壓電源電路參數(shù)與元件選擇22直流穩(wěn)壓電源電路參數(shù)22直流穩(wěn)壓電源電路元件選擇22第四節(jié) 直流穩(wěn)壓電源電路仿真24整流電路電路仿真24濾波電路電路仿真24穩(wěn)壓輸出電路電路仿真25第五節(jié) 電源電路調(diào)試27第六節(jié) 電源電路設(shè)計(jì)總結(jié)27參考文獻(xiàn)28后記29第一章緒論第一節(jié)無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)的研究?jī)?nèi)容無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)是一種常用的電子產(chǎn)品，它可將100m以外的溫度信號(hào)以無(wú)線傳輸?shù)姆绞剿偷斤@示終端進(jìn)

9、行數(shù)字量的溫度顯示。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的是一個(gè)無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)。其要求如下：1、可將100米外的溫度信號(hào)以無(wú)線傳播的方式送到顯示終端；2、以數(shù)字形式顯示溫度；3、溫度測(cè)量范圍0.299.9；4、具有檢測(cè)，發(fā)射，接受和顯示功能；5、要求電路盡量簡(jiǎn)單實(shí)用，易于制作，經(jīng)濟(jì)實(shí)用；6、闡述電路工作原理及組成；7、說(shuō)明元器件的選擇及工作特性，相關(guān)參數(shù)；8、根據(jù)實(shí)際情況做系統(tǒng)仿真并制作電路板調(diào)試。第二節(jié)無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)研究的意義在我們現(xiàn)實(shí)生活和工業(yè)發(fā)展中由于工作條件的要求往往決定我們不能親身去測(cè)量某一物體的溫度，這時(shí)我們想精確的得到某個(gè)位置的溫度變得很不容易，無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)可以使我們檢測(cè)到離我們很遠(yuǎn)的物體的溫度，它有利

10、于控制，無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)體積小、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、易操作、方便測(cè)量，有較好的發(fā)展前景。第二章無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)的設(shè)計(jì)方案第一節(jié)無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)設(shè)計(jì)方案的論證與比較本論文討論的是無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)的設(shè)計(jì)，為了更好的滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的需要，可采用如下兩種方案。設(shè)計(jì)方案一：采用單片機(jī)控制并用數(shù)碼管顯示。首先被測(cè)溫度通過(guò)采集處理、模數(shù)轉(zhuǎn)換將信號(hào)傳輸給單片機(jī)；然后，利用了具用抗干擾能力強(qiáng)的射頻發(fā)射及接收模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無(wú)線雙機(jī)通信；最后，在顯示模塊上顯示測(cè)量的溫度。但采用單片機(jī)控制時(shí)，單片機(jī)抗干擾比較弱，對(duì)環(huán)境要求比較高，特別是保護(hù)電路要設(shè)計(jì)好，電壓稍微高一點(diǎn)就會(huì)燒芯片，不適合環(huán)境不好的場(chǎng)合。所以為了滿(mǎn)足要求的需要，本論文采用的是

11、用基本元器件組成與傳感器相配合的電路。設(shè)計(jì)方案二：由基本元件組成電路，驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示。此方案的無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)由溫度檢測(cè)、發(fā)射部分和接收顯示兩部分組成。在溫度檢測(cè)和發(fā)射部分中由LM35做溫度檢測(cè)探頭并完成溫度到電壓的轉(zhuǎn)換，然后電壓送至LM331進(jìn)行電壓和頻率的轉(zhuǎn)換，最后代表溫度高低的頻率信號(hào)經(jīng)發(fā)射模塊調(diào)制后送出。最后由接收模塊接受并處理、分離出代表溫度高低的頻率信號(hào)，并通過(guò)一個(gè)頻率計(jì)電路顯示對(duì)應(yīng)的溫度值。此電路由基本元器件組成，對(duì)環(huán)境的要求不是很高，能很好的適應(yīng)環(huán)境。而且此電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于控制，方便測(cè)量。因此本論文采用此種方案。第二節(jié)無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)設(shè)計(jì)方案的選擇本論文要求設(shè)計(jì)的無(wú)線數(shù)顯溫

12、度計(jì)具有較高的設(shè)計(jì)要求，它可將100m以外的溫度信號(hào)以無(wú)線傳輸?shù)姆绞剿偷斤@示終端進(jìn)行數(shù)字量的溫度顯示。并要求電路盡量簡(jiǎn)單實(shí)用、易于制作、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、能較好的滿(mǎn)足企業(yè)與人民生活的需要。為了滿(mǎn)足本論文與人民生活的需要本論文采用的是第二種設(shè)計(jì)方案，本方案設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、對(duì)環(huán)境要求低、更適合本論文的需要。本論文設(shè)計(jì)的無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)包括溫度檢測(cè)與發(fā)射電路，接收與顯示電路，并有分頻電路、時(shí)鐘電路，且在顯示電路中采用CD4511驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示等電路。下圖2-1為無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)的流程圖，本文將依照流程圖對(duì)無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)進(jìn)行研究。圖2-1無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)流程圖第三章無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)的原理分析第一節(jié)無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)溫度檢測(cè)發(fā)射

13、電路3.1.1溫度檢測(cè)發(fā)射電路工作原理3-1無(wú)線數(shù)顯圖溫度計(jì)檢測(cè)與發(fā)射電路無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)可以由上圖3-1的電路實(shí)現(xiàn)。其檢測(cè)與發(fā)射模塊的原理如下。1、溫度檢測(cè)和溫度電壓（t/U）轉(zhuǎn)換本論文由IC1(LM35D)組成溫度檢測(cè)和t/U轉(zhuǎn)換部分。LM35D為集成溫度傳感器，由于采用的是單電源接法，所以可以實(shí)現(xiàn)0150內(nèi)的測(cè)溫，對(duì)應(yīng)的輸出電壓為01.5V，經(jīng)實(shí)測(cè)，在這個(gè)電路中能被后面電路所使用的電壓為0.20.99V，所以這款溫度計(jì)的測(cè)溫范圍為299。2、電壓頻率轉(zhuǎn)換（U/f）轉(zhuǎn)換本論文用IC2（LM331）實(shí)現(xiàn)電壓頻率轉(zhuǎn)換。LM331是現(xiàn)在廣泛采用的一種廉價(jià)、精密的電壓頻率轉(zhuǎn)換集成電路。將以上兩個(gè)電路

14、結(jié)合起來(lái)，就可以實(shí)現(xiàn)溫度到頻率的轉(zhuǎn)換。比如：當(dāng)溫度為1時(shí)，LM35D輸出電壓為10×1=10mV，相應(yīng)的LM331輸出頻率為10×10=100Hz；同樣，當(dāng)環(huán)境溫度為25.5時(shí)，LM335輸出電壓為10×25.5=255mV，相應(yīng)的LM331輸出頻率為10×255=2550Hz。3、信號(hào)發(fā)射為保證發(fā)射信號(hào)的質(zhì)量，本論文采用性能穩(wěn)定的成品發(fā)射模塊CS901做信號(hào)發(fā)射輸出電路。由IC2輸出的表示溫度的頻率信號(hào)經(jīng)IC5送到發(fā)射模塊的Q2進(jìn)行調(diào)制，再通過(guò)發(fā)射模塊向外發(fā)射信號(hào)。3.1.2溫度檢測(cè)發(fā)射電路電路參數(shù)與器件選擇本論文中溫度檢測(cè)與發(fā)射電路需要完成溫度的檢測(cè)

15、與發(fā)射。所以在此模塊電路中將用到的元器件有：LM35、LM331、二極管1N4148、CS901及一些電容、電阻和電位器。本論文對(duì)器件的參數(shù)、功能、選擇作出了詳細(xì)研究。1、集成溫度傳感器LM35的選擇LM35系列是電壓輸出型集成溫度傳感器，它的輸出電壓與攝氏溫度線性成比例，LM35不需要外部校準(zhǔn)或微調(diào)就可以提供正負(fù)1/4精度，LM35的額定工作溫度范圍為-55+150、電源電壓+35V-0.2V、輸出電壓為+6V-1.0V、輸出電流為10mA。此系列溫度傳感器體積小、集成性好符合本論文的要求。在本論文中選用的是LM35系列的LM35D，它是一種輸出電壓與攝氏溫度成正比的溫度傳感器，其靈敏度為1

16、0mV/；工作溫度范圍為0100；工作電壓為4-30V；精度為正負(fù)1；最大線性誤差為正負(fù)0.5；靜態(tài)電流為80µA，封裝為T(mén)O-92。2、電壓頻率轉(zhuǎn)換電路LM331的選擇利用V/F轉(zhuǎn)換器集成電路LM331，外接R、C元件可以組成電壓-頻率轉(zhuǎn)換電路。輸入電壓010V，轉(zhuǎn)換率為10KHZ/10V。此芯片也可組成頻率-電壓轉(zhuǎn)換電路如圖3-2所示。LM331的U/f變化特性為10Hz/mV，非線性誤差小，電源適應(yīng)能力強(qiáng)，可使用單5V電源；U/f的轉(zhuǎn)換范圍寬，溫度穩(wěn)定性好，輸出負(fù)載能力強(qiáng)，能同時(shí)兼容CMOS和TTL邏輯電平。在電路圖中可知本報(bào)論文中用到的電阻與電容的大小是LM331應(yīng)用電路中的

17、固定搭配，由此可知LM331的應(yīng)用方便了電路的設(shè)計(jì)。所以本論文選用的是LM331。圖3-2LM331做成U/f轉(zhuǎn)換電路3、三極管的選擇在溫度檢測(cè)與發(fā)射電路中被LM331轉(zhuǎn)換成的頻率信號(hào)并不是很大，所以需要用三極管進(jìn)行放大，8050是小功率三極管最大寄存器電流為0.5A，直流電增益10to60、功耗電流625mW、頻率150KHZ。4、發(fā)射模塊的選擇為保證發(fā)射信號(hào)的質(zhì)量，這里采用性能穩(wěn)定的成品發(fā)射模塊CS901做信號(hào)發(fā)射輸出電路。CS901：內(nèi)部電路如圖3-3所示。CS901是由SAW組成的超高頻發(fā)射模塊，電路型號(hào)為CS901。它以基本電路為基礎(chǔ)增加了調(diào)制管和電源濾波電路而成的。電容和組成電源濾

18、波電路，防止電源干擾圖圖3-3CS901內(nèi)部電路并提高電路的穩(wěn)定性。和組成調(diào)制電路，接在振蕩發(fā)射管的發(fā)射極。數(shù)據(jù)信號(hào)由端輸入，通過(guò)對(duì)的控制，完成對(duì)發(fā)射信號(hào)的數(shù)字調(diào)制。該電路的發(fā)射載頻等于SAW的諧振頻率，為315MHz。由輸出的表示溫度的頻率信號(hào)經(jīng)送到發(fā)射模塊的進(jìn)行調(diào)制，再通過(guò)發(fā)射模塊向外發(fā)射信號(hào)。第二節(jié)無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)接收和溫度顯示電路接收和溫度顯示電路工作原理下圖3-4為接收與顯示的電路圖圖3-4接收與顯示電路下面將介紹接收與顯示電路的工作原理1、信號(hào)接收信號(hào)接受、處理采用CS902接收模塊。2、溫度(頻率)顯示這實(shí)際是一個(gè)簡(jiǎn)易的頻率計(jì)，通過(guò)檢測(cè)接收模塊的頻率信號(hào)，來(lái)反映測(cè)溫點(diǎn)的溫度值。下面

19、分別介紹幾個(gè)主要部分的功能和工作原理。1）10分頻電路由前面的分析可知，接收模塊收到發(fā)射信號(hào)后，分離出表示溫度量的頻率信號(hào)，經(jīng)IC1B整形處理，進(jìn)入由IC2B構(gòu)成的10分頻電路。當(dāng)環(huán)境溫度再25.5是，輸出的頻率為2550Hz，也就是說(shuō)在IC1B的4腳此時(shí)的輸出頻率為2550Hz，為簡(jiǎn)化后面電路的設(shè)計(jì)，溫度顯示部分我們采用的是3位顯示，最大顯示數(shù)據(jù)為999，同時(shí)考慮到一般溫度顯示精確到0.1就夠用，所以這里對(duì)輸入頻率先進(jìn)行10分頻處理，使送入頻率計(jì)的顯示的頻率為255Hz，配合小數(shù)點(diǎn)的選擇，此時(shí)我們看到的顯示就是25.5，正好與實(shí)際環(huán)境溫度讀數(shù)吻合。2）時(shí)鐘電路。為簡(jiǎn)化電路，本論文直接從變壓器

20、的次級(jí)引入頻率為10Hz的電網(wǎng)頻率信號(hào)，經(jīng)IC1C的整形、處理由其10腳輸出50Hz的方波信號(hào)，再經(jīng)IC2A進(jìn)行10分頻后得到5Hz的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)作為計(jì)數(shù)控制電路的時(shí)鐘信號(hào)。由于這里的5Hz的時(shí)鐘信號(hào)是決定本電路測(cè)量精度的關(guān)鍵，所以對(duì)于電網(wǎng)頻率不是很穩(wěn)定的地區(qū)，也可采用獨(dú)立的50Hz時(shí)鐘源為電路提供計(jì)數(shù)脈沖。3）計(jì)數(shù)控制端和輸出顯示電路。這是本電路的核心之一，實(shí)際上它是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的頻率計(jì)電路。大多數(shù)頻率計(jì)是通過(guò)檢測(cè)單位時(shí)間（通常取1s）內(nèi)脈沖的個(gè)數(shù)來(lái)反映被測(cè)信號(hào)的頻率。下面分析其工作原理。這里主要由IC5(CD4553)、IC6(CD4511)、D6D8、Q2Q4等組成計(jì)數(shù)、顯示電路。CD4553是

21、一片三位BCD計(jì)數(shù)器，該計(jì)數(shù)器的特點(diǎn)是只有一組BCD碼輸出端，但通過(guò)內(nèi)部分時(shí)控制可形成三位十進(jìn)制數(shù)字顯示。三個(gè)負(fù)沿觸發(fā)的BCD計(jì)數(shù)器一同步工作方式級(jí)聯(lián)，每個(gè)BCD計(jì)數(shù)器輸出端都有一個(gè)四位鎖存器，通過(guò)10腳閉鎖使能端（LE）的控制，對(duì)計(jì)數(shù)結(jié)果加以?xún)?chǔ)存或轉(zhuǎn)送；LE為高電平時(shí)，執(zhí)行鎖存；LE為低電平時(shí)，執(zhí)行送數(shù)。鎖存器與多路轉(zhuǎn)換器配合，完成三組BCD計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值的分時(shí)輸出（Q0Q3）。數(shù)字選擇輸出（DS1DS3）提供與分時(shí)輸出同步的控制信號(hào)，用以形成動(dòng)態(tài)顯示方式，低電平有效。即當(dāng)DS1為低電平時(shí)，計(jì)數(shù)結(jié)果輸出Q0Q3通過(guò)多路轉(zhuǎn)換器取得的是個(gè)位的計(jì)數(shù)值；當(dāng)DS2為低電平時(shí)，取得的是十位的計(jì)數(shù)值；當(dāng)DS

22、3為低電平時(shí)，取得的是百位的計(jì)數(shù)值。DS1DS3在任一時(shí)刻只有一個(gè)為低電平，并周期循環(huán)，形成一個(gè)三位時(shí)序信號(hào)。芯片內(nèi)部設(shè)置了一個(gè)掃描振蕩器，用來(lái)產(chǎn)生掃描時(shí)鐘脈沖，通過(guò)掃描器驅(qū)動(dòng)多路轉(zhuǎn)換器完成分時(shí)輸出。掃描振蕩頻率可由芯片第3、4交所接的電容來(lái)設(shè)定，作為內(nèi)部時(shí)鐘；或由4腳直接輸入外部時(shí)鐘。在12腳的計(jì)數(shù)輸入端設(shè)置了脈沖整形電路，因此對(duì)輸入計(jì)數(shù)脈沖的邊沿?zé)o特殊要求。第11腳是時(shí)鐘抑制端Dis，當(dāng)Dis端為高時(shí)，將輸入計(jì)數(shù)脈沖禁止，從而保留原來(lái)的計(jì)數(shù)值。13腳為復(fù)位端MR，當(dāng)MR為高時(shí)，掃描振蕩被禁止 ，掃描器被復(fù)位，數(shù)字選擇輸出端DS1DS3均輸出高電平使顯示器消隱，同時(shí)還將三組BCD計(jì)數(shù)全部清零

23、。第14腳為溢出端O.F。當(dāng)三組BCD計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值由“999”變?yōu)椤?00”時(shí)。O.F輸出一個(gè)正脈沖，這主要用于級(jí)聯(lián)。IC6為BCD七段譯碼，驅(qū)動(dòng)三個(gè)共陰的數(shù)碼管。R7R13、R14為數(shù)碼管各字段和小數(shù)點(diǎn)的限流電阻。由IC4（CD4017）組成時(shí)序控制電路，以完成頻率計(jì)電路必需的1s閘門(mén)、數(shù)據(jù)鎖存、刷新、清零等過(guò)程。電路的工作過(guò)程：當(dāng)時(shí)鐘脈沖到來(lái)時(shí)，IC4開(kāi)始計(jì)數(shù)。從圖1中IC4的第一個(gè)脈沖開(kāi)始分析，此時(shí)IC4的7腳（Q3）輸出高電平，由C4、R3組成的微分電路使IC5被復(fù)位，同時(shí)IC2B的復(fù)位端15腳為高電平“1”，使IC2B各輸出端為低電平“0”狀態(tài)，無(wú)頻率輸出。隨后IC4的進(jìn)位端12腳

24、為低電平，則IC5的時(shí)鐘抑制端11腳也為低電平，時(shí)鐘抑制失效，計(jì)數(shù)閘門(mén)被打開(kāi)。同時(shí)，IC2B的9腳也為低電平，由前面的分析可知，IC2B此時(shí)會(huì)將10分頻后的頻率信號(hào)由14腳送至IC5的計(jì)數(shù)輸入端12腳，1秒鐘（5個(gè)IC4的14腳的脈沖）后，IC4的12腳變回高電平，IC5的時(shí)鐘抑制恢復(fù)工作，將輸入計(jì)數(shù)脈沖禁止，計(jì)數(shù)閘門(mén)被關(guān)閉，同時(shí)保留計(jì)數(shù)值。0.2秒后，IC4的2腳變?yōu)楦唠娖?，兼IC1A反相后，使IC5的閉鎖使能端10腳為低電平。當(dāng)LE為低電平時(shí)，執(zhí)行送數(shù)；反之，執(zhí)行鎖存。下圖為CD4553的外部引腳圖如圖3-5，CD4017工作時(shí)的波形圖如圖3-6。圖3-5CD4553外部引腳圖圖3-6CD

25、4017工作波形3.2.2接收和溫度顯示電路電路參數(shù)與器件選擇本論文接收和溫度顯示電路中有分頻電路、時(shí)鐘電路、計(jì)數(shù)電路、輸出顯示電路。本論文應(yīng)用了以下幾種芯片來(lái)完成接收與顯示電路的功能。1、施密特觸發(fā)器CD4093的選擇無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)中接收模塊收到發(fā)射信號(hào)以后，分理處表示溫度量的頻率信號(hào)需經(jīng)過(guò)整形處理才能進(jìn)入10分頻電路，所以需要一個(gè)整形裝置。本論文采用的是CD4093，CD4093是由四個(gè)2輸入端施密特觸發(fā)器組成的，它的主要功能是對(duì)脈沖波形整形，使脈沖的前沿后沿更陡直。CD4093還就有翻轉(zhuǎn)特性，外接R、C電路時(shí)還可形成單穩(wěn)態(tài)、雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。CD4093的工作參數(shù)為：直流供電電壓：-0.

26、5to+18VDC輸入電壓：0.5toVDD+0.5VDC2515V時(shí)：靜態(tài)工作電流4.0uA2、分頻電路CD4518的選擇在本電路中為了方便設(shè)計(jì)采用的顯示電路為3位顯示，考慮到一般溫度精確到0.1，為方便讀數(shù)本論文采用了十分頻電路。本論文用于分頻的電路為CD4518。CD4518是一個(gè)雙BCD同步加計(jì)數(shù)器，它的10腳ENABLE端做計(jì)數(shù)脈沖輸入，9腳CLOCK端成為計(jì)數(shù)使能端。當(dāng)9腳為低電平時(shí)，10腳輸入下降沿使計(jì)數(shù)器加1；當(dāng)9腳為高電平時(shí)，10腳脈沖不引起計(jì)數(shù)。另外，15腳需要保持低電平狀態(tài)，電路才會(huì)正常工作，因?yàn)?5腳為清零端R，當(dāng)R端上加高電平或正脈沖時(shí)，計(jì)數(shù)器各輸出端清為低電平狀態(tài)。

27、很好的滿(mǎn)足了電路要求。外部引腳圖如圖3-7所示CD4518的參數(shù)為：電源電壓：-0.518V；輸入電壓：-0.5-VDD+0.5V；輸入電流：±10mA；存儲(chǔ)溫度：-65150；圖3-7CD4518引腳圖3、時(shí)序控制電路組成元件CD4017的選擇本論文中時(shí)序控制電路完成頻率計(jì)電路必須的1s閘門(mén)、數(shù)據(jù)鎖存、清零等過(guò)程。CD4017是5位Johnson計(jì)數(shù)器，具有10個(gè)譯碼輸出端，CP、CR、INH輸入端。時(shí)鐘輸入端的斯密特觸發(fā)器具有脈沖整形功能，對(duì)輸入時(shí)鐘脈沖上升和下降時(shí)間無(wú)限制。INH為低電平時(shí)，計(jì)數(shù)器在時(shí)鐘上升沿計(jì)數(shù)；反之，計(jì)數(shù)功能無(wú)效。CR為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器清零。Johnson計(jì)

28、數(shù)器，提供了快速操作、2輸入譯碼選通和無(wú)毛刺譯碼輸出。防鎖選通，保證了正確的計(jì)數(shù)順序。譯碼輸出一般為低電平，只有在對(duì)應(yīng)時(shí)鐘周期內(nèi)保持高電平。在每10個(gè)時(shí)鐘輸入周期CO信號(hào)完成一次進(jìn)位，并用作多級(jí)計(jì)數(shù)鏈的下級(jí)脈動(dòng)時(shí)鐘。CD4017的電氣參數(shù)：電源電壓范圍：318V；輸入電壓范圍：-0.5-VDD+0.5V；輸入電流：±10mA；存儲(chǔ)溫度：-651504、計(jì)數(shù)顯示電路CD4553、CD4511的選擇本論文最后要將計(jì)數(shù)輸出的溫度顯示到數(shù)碼管上，所以本論文選擇的計(jì)數(shù)器CD4553、驅(qū)動(dòng)器CD4511。CD4553是一片三位BCD計(jì)數(shù)器，該計(jì)數(shù)器的特點(diǎn)是只有一組BCD碼輸出端，但通過(guò)內(nèi)部分時(shí)控

29、制可形成三位十進(jìn)制數(shù)字顯示。它采用掃描輸出方式，通過(guò)它的選通脈沖信號(hào)，依次控制3位十進(jìn)制的輸出，從而實(shí)現(xiàn)掃描顯示方式。CD4553的電氣參數(shù)：直流供電電壓：-0.5to18V；輸入電流：±10mA；輸出電流：+20mA；CD4511是BCD-7段譯碼器，有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，4511每筆段最大輸出電流可達(dá)25mA，可直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管和其它器件。LE輸入端分別檢測(cè)顯示、亮度調(diào)節(jié)、存儲(chǔ)或選通一BCD碼等功能。下圖3-8為4511驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的電路圖。圖3-8CD4511數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路CD4511的電氣參數(shù)為：電源電壓：-0.518V；輸入電壓：-0.5-VDD+0.5V；輸入電流 ：±

30、10mA；存儲(chǔ)溫度：-65150；5、三端正穩(wěn)壓器CW7805的選擇本論文中需要對(duì)變壓后的電壓進(jìn)行穩(wěn)壓CW7805三端正穩(wěn)壓電路。應(yīng)用范圍廣可提供5V的輸出電壓，輸出電流38mA。在電源部分將有詳細(xì)介紹。6、數(shù)碼管的選擇本論文中數(shù)碼管用于顯示溫度。本論文使用的數(shù)碼管為共陰極型數(shù)碼管。本論文選的是4位一體共陰極數(shù)碼管MY3641AH。7、接收模塊CS902的選擇信號(hào)接受、處理采用CS902接收模塊，CS902內(nèi)部電路見(jiàn)圖3-9所示。圖3-9CS902內(nèi)部電路CS902工作電壓為5V，靜態(tài)電流4mA，它為超再生接收電路，接收靈敏度為±105dBM，它可以和各種解碼電路或者單片機(jī)配合，設(shè)計(jì)

31、電路靈活方便。主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表3-10表3-10CS902主要技術(shù)指標(biāo)CS902主要技術(shù)指標(biāo)通訊方式調(diào)幅AM工作頻率315MHz/433MHz頻率穩(wěn)定度±20kHz接收靈敏度±105dBM靜態(tài)電流5mA工作電流5 mA工作電壓DC5V輸出方式TTL電平第四章無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)電路調(diào)試與總結(jié)第一節(jié)無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)電路調(diào)試無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)連好線接上電源就可以進(jìn)行調(diào)試了。1、溫度檢測(cè)和發(fā)射部分在6V電壓下，通常這部分電路的工作電流為10mA?？梢杂脭?shù)字萬(wàn)用表2V擋測(cè)量IC1的輸出端電壓，并記下讀數(shù)。隨后，用數(shù)字萬(wàn)用表的20kHz頻率擋測(cè)量IC2的第3腳的輸出頻率，記下讀數(shù)。正常情況下兩個(gè)

32、讀數(shù)應(yīng)接近。如，測(cè)得IC1的腳為0.255V，即255mV，IC2的3腳的頻率讀數(shù)應(yīng)為2.55kHz。如有差別可調(diào)整R4校準(zhǔn)。發(fā)射部分一般無(wú)需調(diào)整。2、接收和溫度顯示部分該部分電路的調(diào)試很簡(jiǎn)單，下面分別介紹。首先，斷開(kāi)所有電路，檢測(cè)電源部分電壓是否為6V。恢復(fù)電源，用數(shù)字萬(wàn)用表的20kHz的頻率擋測(cè)量接收模塊的信號(hào)輸出端（即DATA端），應(yīng)該有和IC2的3腳同樣的頻率讀數(shù)，否則說(shuō)明接收模塊工作不正常。隨后，可用數(shù)字萬(wàn)用表的2kHz頻率擋檢查IC1C的10腳頻率是否為50Hz。以上如果都正常，只要接線無(wú)誤，電路即會(huì)正常工作。正常時(shí)接收電路工作電流為25mA。最后，可以用這款無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)與一般的

33、酒精或水銀溫度計(jì)進(jìn)行對(duì)比測(cè)量實(shí)驗(yàn)。在調(diào)整良好的情況下，一般誤差不會(huì)大于±0.5。但由于LM35D本身的封裝原因，加之掃描時(shí)間間隔的影響，其顯示的溫度會(huì)稍有滯后，這屬正?，F(xiàn)象。所以在進(jìn)行調(diào)試或?qū)Ρ葘?shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)在被測(cè)溫度相對(duì)穩(wěn)定后再進(jìn)行調(diào)整和記錄。表4-1為這款無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)對(duì)比測(cè)試情況分析，無(wú)線距離為30m。表4-1無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)對(duì)比情況分析表DT9208數(shù)字萬(wàn)用表溫度計(jì)2.515.35.522.025.820.517.521.040536.2水銀溫度計(jì)2.315.25.621.825.220.016.920.14.335.9無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)2.815.85.922.325.621.017

34、.12.054.636.4由以上的調(diào)試數(shù)據(jù)可以得出如下結(jié)論：本論文設(shè)計(jì)的無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)性能穩(wěn)定、精確度高、產(chǎn)生的誤差較小、能很好的滿(mǎn)足本論文的需要，并能很好的滿(mǎn)足人民生活的需要。第二節(jié)無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)設(shè)計(jì)總結(jié)本論文設(shè)計(jì)的無(wú)線數(shù)顯溫度計(jì)相對(duì)之前的設(shè)計(jì)較難，經(jīng)過(guò)同組人員的不懈努力解決了所有問(wèn)題，并完成了此次任務(wù)。拿到課題后首先讀課題進(jìn)行了仔細(xì)深入的分析，設(shè)計(jì)圖不同的電路原理圖，綜合各個(gè)電路的優(yōu)缺點(diǎn)，最后確定為本論文中的設(shè)計(jì)原理。本論文中包含溫度檢測(cè)與發(fā)射電路，結(jié)收與顯示電路等等，其中對(duì)某些芯片并不是很熟悉，通過(guò)與老師溝通，和網(wǎng)上查閱資料，最終完成了本設(shè)計(jì)。在本次設(shè)計(jì)中我們遇到了很多問(wèn)題，在問(wèn)題中發(fā)現(xiàn)

35、了自己的不足，是自己真正意識(shí)到在以后的學(xué)中，要理論聯(lián)系實(shí)際，把理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中，只有理論與實(shí)踐相結(jié)合才能更好的運(yùn)用學(xué)到的知識(shí)。第五章電源電路的設(shè)計(jì)第一節(jié)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)方案直流穩(wěn)壓電源一般有串聯(lián)型穩(wěn)壓電源、開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源、三端穩(wěn)壓型穩(wěn)壓電源。直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方案方案一：串聯(lián)型穩(wěn)壓電路串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源屬于直流穩(wěn)壓電源的一種在電源應(yīng)用非常廣泛。在串聯(lián)穩(wěn)壓電路當(dāng)中雖然電路特性?xún)?yōu)良，但調(diào)整管串聯(lián)在負(fù)載回路里是它的根本弱點(diǎn)。對(duì)于輸出低電壓大電流的場(chǎng)合，效率非常低，晶體管的發(fā)熱和散熱變成了問(wèn)題，這使得電源體積變大。針對(duì)以上問(wèn)題我們便選擇三端穩(wěn)壓型穩(wěn)壓電路。方案二：三端穩(wěn)壓型穩(wěn)壓電路將串聯(lián)型直流穩(wěn)壓

36、電路加以改革便成為三端穩(wěn)壓型直流電源。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，本論文的電壓調(diào)整率和電流調(diào)整率的指標(biāo)均很高，尤其是要求電路有過(guò)電壓和過(guò)熱保護(hù)功能。若用分立元件的方案能滿(mǎn)足以上要求的電路一定很復(fù)雜，否則難以滿(mǎn)足要求，所以應(yīng)用集成穩(wěn)壓器，本論文采用了三端穩(wěn)壓型電源。三端穩(wěn)壓型穩(wěn)壓性直流電源電路簡(jiǎn)單、性能好、成本低、故障少，一般在設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源時(shí)多采用三段穩(wěn)壓型直流電源。直流穩(wěn)壓電源的系統(tǒng)框圖變壓器電壓整流濾波后的電壓是不穩(wěn)定的電壓，在電網(wǎng)電壓或負(fù)載變化時(shí)，該電壓都會(huì)產(chǎn)生變化，而且紋波電壓又大。所以，整流濾波后，還須經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓電路，才能使輸出電壓在一定的范圍內(nèi)穩(wěn)定不變。在這里我們就用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)

37、壓。以下是直流穩(wěn)壓電路的系統(tǒng)框圖如圖5-1：圖5-1系統(tǒng)框圖上圖便是設(shè)計(jì)一個(gè)穩(wěn)壓電源的基本思路，上圖體現(xiàn)了設(shè)計(jì)一個(gè)文本壓電源的基本步驟，本文詳細(xì)介紹了整流電路、濾波電路、及穩(wěn)壓電路的一般方法并介紹了其相應(yīng)電路的功能、參數(shù)與元件選擇較好的滿(mǎn)足了論文的需要。第二節(jié)直流穩(wěn)壓電源電路分析圖5-2直流穩(wěn)壓電源本論文將要研究的直流穩(wěn)壓電路如上圖所示。本論文將詳細(xì)介紹各個(gè)部分的電路5.2.1整流濾波電路1、整流電路：整流可以把交流電利用二極管的單向?qū)ㄌ匦宰兂芍绷麟姡Ｓ玫恼麟娐酚袉蜗虬氩ㄕ?、橋式整流、倍壓整流等本論文用的是單?xiàng)橋式整流電路。單相橋式整流電路有變壓器、四個(gè)整流二極管和負(fù)載組成。它屬于全波

38、整流電路。整流過(guò)程：在v2的正半周，電流從變壓器副邊線圈的上端流出，只能經(jīng)過(guò)二極管D1流向RL，再由二極管D3流回變壓器，所以D1、D3正向?qū)?，D2、D4反偏截止。在負(fù)載上產(chǎn)生一個(gè)極性為上正下負(fù)的輸出電壓。在v2的負(fù)半周，其極性與圖示相反，電流從變壓器副邊線圈的下端流出，只能經(jīng)過(guò)二極管D2流向RL，再由二極管D4流回變壓器，所以D1、D3反偏截止，D2、D4正向?qū)āＴ谪?fù)載上能得到一個(gè)單一向的電壓如下圖5-3所示。圖5-3單相橋式整流電路單項(xiàng)橋式整流電路指標(biāo)：（5-1）（5-2）2、濾波電路：整流后，輸出電壓在方向上沒(méi)有變化，但輸出電壓波形仍然保持輸入正弦波波形。輸出電壓起伏較大為了得到平滑

39、的電壓波形必須采用濾波電路以改善輸出電壓脈動(dòng)性。常用的濾波電路有電容濾波、電感濾波、LC濾波等。濾波的原理：當(dāng)負(fù)載開(kāi)路時(shí)()時(shí)，設(shè)電容無(wú)能量?jī)?chǔ)存，輸出電壓從0開(kāi)始增大，電容器開(kāi)始充電。一般充電速度很快，當(dāng)時(shí)，達(dá)到的最大值即（5-3）此后，由于下降，二極管處于反向偏置而截止，電容無(wú)放電回路，所以保持在 的數(shù)值上，其波形如圖5-4所示。當(dāng)接入負(fù)載后前半部分和負(fù)載開(kāi)路時(shí)相同，當(dāng)從最大值下降時(shí)，電容通過(guò)放電，放電的時(shí)間常數(shù)為（5-4）(5-5)在實(shí)際中為了保證輸出電壓平滑，是脈動(dòng)成分減小，電容C的容量選擇應(yīng)滿(mǎn)足其中T為交流電周期。使用單相橋式整流濾波電路時(shí)的直流電壓一般為（5-6）圖5-4整流濾波后的

40、輸出波形5.2.2穩(wěn)壓輸出電路整流濾波后得到的直流輸出電往往會(huì)隨時(shí)間的變化而變化，所以在整流濾波電路后邊加一級(jí)穩(wěn)壓電路已獲得穩(wěn)定的直流輸出電壓。常見(jiàn)的穩(wěn)壓電路有硅穩(wěn)壓電路、串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路、和開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電路。本論文研究的是硅穩(wěn)壓電路與集成穩(wěn)壓。硅穩(wěn)壓電路是依靠穩(wěn)壓管的反向特性，即反向擊穿電壓的微小變化引起電流的較大變化并通過(guò)限流電阻的電壓調(diào)整來(lái)達(dá)到穩(wěn)壓目的的。1、穩(wěn)壓管的選擇可根據(jù)下列條件選擇穩(wěn)壓管：(5-7)(5-8)當(dāng)增加時(shí)，都會(huì)使穩(wěn)壓管的 ，所以電流選擇應(yīng)該較大些。輸入電壓的確定輸入電壓高，大，穩(wěn)定性好，但損耗大，一般(5-9)2、限流電阻的選擇選限流電阻主要根據(jù)定阻值和功率的阻值在

41、最小和最大時(shí)流過(guò)穩(wěn)壓管的電阻最小，此時(shí)電流不能低于穩(wěn)壓管最小穩(wěn)定電流。(5-10)(5-11)(5-12)(5-13)3、集成穩(wěn)壓器的選擇固定三端穩(wěn)壓器有正電壓輸出穩(wěn)壓器和負(fù)電壓輸出穩(wěn)壓器。常用的三端穩(wěn)壓器有7800系列，型號(hào)00代表輸出電壓的穩(wěn)定值分別為5、6、9、12、15、18、24V。按電流的大小不同又分為CW78（最大輸出電流11.5A）、CW78M00系列（最大輸出電流為0.5A）和CW78L00系列（最大輸出電流為100mA）本文應(yīng)用的是集成穩(wěn)壓器CW7805輸出固定的+5V電壓它的封裝形式為T(mén)O-220。最大輸出電流為1.5A、輸出電壓為5V、熱過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)輸出晶閘管安全

42、工作區(qū)保護(hù)由于本文要求為可調(diào)電路所以將會(huì)對(duì)此三端穩(wěn)壓器進(jìn)行改革后面將會(huì)詳細(xì)說(shuō)明。5.2.3直流穩(wěn)壓電路工作原理此穩(wěn)壓電路經(jīng)變壓器電壓以后整流橋?qū)?huì)對(duì)其進(jìn)行整流得到經(jīng)電容濾波后得到此時(shí)得到的是較于平滑的直流電。此處經(jīng)三端穩(wěn)壓器進(jìn)行穩(wěn)壓將電壓穩(wěn)定在5V不可調(diào)。為得到可調(diào)電壓本論文將三端穩(wěn)壓器接成了可調(diào)輸出，即接上了可調(diào)電阻和可調(diào)電位器。硅穩(wěn)壓管為上邊提供-5V電壓。使的可調(diào)輸出從0V開(kāi)始第三節(jié)直流穩(wěn)壓電源電路參數(shù)與元件選擇5.3.1直流穩(wěn)壓電源電路參數(shù)本論文要求電源達(dá)到的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為：1、輸出電壓（1）（2）,連續(xù)可調(diào)。以上兩組直流電源不同時(shí)使用。2、輸出電流3、電壓調(diào)整率。4、電流調(diào)整率。5、電路

43、保護(hù)要求電路具有過(guò)電流、過(guò)電壓和過(guò)熱保護(hù)功能。5.3.2直流穩(wěn)壓電源電路元件選擇直流穩(wěn)壓電源有以上電路參數(shù)，所以在其元件選擇時(shí)對(duì)其參數(shù)也有一定的要求。下面將介紹元件的選擇1、擇硅橋的耐壓為 (5-12)硅橋的額定電流為(5-14)根據(jù)以上兩條可選用500mA/50V的硅橋2、波電容有上面介紹可知橋式整流濾波電容為(5-15)式中，T為交流電網(wǎng)電壓的周期，若取則有(5-16)所以選取為3300uF/25V的鋁電解電容。3、確定外接取樣電阻CW7805接成可調(diào)輸出時(shí)需要外接取樣電阻和可調(diào)電阻。CW7805靜態(tài)工作電流典型值為3.2mA此時(shí)電流會(huì)隨輸出電壓的變化而稍有變化為減小對(duì)輸出電壓的影響，一般

44、可使取樣電流若取則(5-17)取4、可調(diào)電位器當(dāng)?shù)南露瞬唤?5V輔助電源而接地時(shí)，有理論分析可得(5-18)所以取即可。5、的選取。電路中是為了減小紋波，消除自激振蕩而設(shè)立的，在穩(wěn)壓器遠(yuǎn)離濾波電路的、波紋要求小的場(chǎng)合必須接入，在無(wú)自激振蕩的情況下，亦可不接。此處電容值一般選取(5-19)6、三端穩(wěn)壓器的選擇三端固定輸出穩(wěn)壓器CW7805，其輸出電流有100mA、500mA、1A、1.5A和3A以上電流之分。本課題選擇的為1A的塑封三端集成穩(wěn)壓器其電參數(shù)為輸入直流電壓輸出直流電壓電壓調(diào)整率電流調(diào)整率波紋抑制比輸入輸出、最小電壓差最高輸入電流靜態(tài)工作電流第四節(jié)直流穩(wěn)壓電源仿真5.4.1整流電路仿真本文通過(guò)整流橋進(jìn)行整流整流后(5-20=(5-21)仿真圖如下圖5-5所示圖5-5整流電路仿真5.4.2直流穩(wěn)壓電源濾波電路仿真整流后，輸出電壓在方向上沒(méi)有變化，但輸出電壓波形仍然保持輸入正弦波波形。輸出電壓起伏較大為了得到平滑的電壓波形采用濾波電路以改善了輸出的波動(dòng)性，如圖