【正文】 [等 ]編著 北京 : 電子工業(yè)出版社 , 2021 【 2】電路與模擬電子技術(shù) /陳士英，郭炯杰編著 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社 , 2021 【 3】萬文略主編 .《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 [M].重慶：重慶工學(xué)院電子信息與自動化學(xué)院， 2021。 ，讓我們深刻認(rèn)識理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性以及理論與實(shí)踐存在的差異性，同時(shí)我們也采用其他途徑查詢所需資料，并認(rèn)真學(xué)習(xí)。但由于 當(dāng)溫度高于 65 攝氏度左右時(shí)，電壓值不會隨溫度升高而升高 . 通過本次課程設(shè)計(jì)，我們學(xué)習(xí)了實(shí)際問題的處理方法。 在測量溫度時(shí)，發(fā)現(xiàn) IN4007 所測溫度不穩(wěn)定，而 AD 輸入值還是較穩(wěn)定的，示波器測量其參考電壓（我們是用滑動變阻器調(diào)節(jié) 5V電源到 3V）紋波較大，接了電容后所測溫度比較穩(wěn)定。但是輸入的電壓差還是不是很穩(wěn)定，采用儀器測量二極管的電壓和電源紋波較大，采用 470uf 和 并聯(lián)接地后，輸出值終于穩(wěn)定下來。通過對所連放大電路的測量，知道其工作線性區(qū)大概在 到 3V，計(jì)算調(diào)節(jié)好放大倍數(shù)后，輸入電壓 差值（共模電壓在 左右），能夠看到輸出值，也能夠調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，但是但是輸出值不穩(wěn)定。最后我們考慮將另外一電橋的電阻比例換了，使其輸出電壓調(diào)節(jié)能力更大。所以我們將問題集中在 AD620 上，但是 Proteus 和 multisim軟件仿真都沒有錯(cuò)啊。 在確保電路連接無誤后， 我們開始模擬部分調(diào)試。通過對關(guān)AD 值 18b20 所測溫度 94 96 16 100 106 112 116 122 129 138 146 155 159 163 168 173 177 181 185 18b20 溫度（ ℃ ） 1N4007 溫度（ ℃ ） 189 192 194 198 200 203 204 205 207 208 208 208 209 同環(huán)境下 1N4007 和 18b20 所測溫度比較： 在所有電路做好后，我們用 1N4007 測了一組溫度數(shù)據(jù)，其與溫度傳感器測溫相比較如上表所示。） ,根據(jù)轉(zhuǎn)換原理可得到 AD轉(zhuǎn)換值 x=(255*Vin)/3,通過比較 取整。從理論上說，我們將 0到 100℃對 應(yīng)放大后的值為 3V，那么所有值都在其線性區(qū)域內(nèi)， 由資料介紹二極管的溫度特性分析，每變化 1℃就會使差值增加 1mv,那么最多變化 200mv，這樣三運(yùn)放放大倍數(shù)為 倍。 ： 采用 LM324 自己搭建三運(yùn)放高共模抑制比放大電路。 二、硬件設(shè)計(jì) 電源部分： 4 電橋和放大部分 567411U 1 : BL M 3 2 4R11 0 kR21 0 kR31 0 kR41 0 kR51 0 kR61 0 k+ 5 v+ 5 V+ 5 VI N T 050%R V 51 0 k121314411U 1 : DL M 3 2 4321411U 1 : AL M 3 2 4C10 .1 u fR73 0 k24%R V 41 0 k+ 5 vQ3N P NQ4N P NR83kD2D I O D ER94 0 kR 1 02 0 kC20 .1 u FC34 7 0 u 恒流源 分析 ： 為 保證整個(gè)溫度測量范圍內(nèi)二極管的正向電流恒定，其正向偏置采用恒流源驅(qū)動?，F(xiàn)假設(shè)我們測得 N 個(gè)溫度值（可用 18b20 測得） y1， y2， ?? ， yn以及的對應(yīng)的 AD 采樣值 x1， x2， ?? ， xn。將差值信號放大，濾波，輸入單片機(jī) 處理和采用溫度傳感器 18B20 標(biāo)定溫度值， 得到一個(gè) AD 值和溫度對應(yīng)的表， 然后 用二極管測溫度，得到 AD值 采用 查表 非線性處理 得到溫度值 ，結(jié)果和 18B20 測溫結(jié)果對比 顯示在液晶上。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)主動啟動寫時(shí)序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫命令后，主機(jī)需啟動讀時(shí)序完成數(shù)據(jù)接收。由于DS18B20 采用的是 1－ Wire 總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對 STC89C51 單片機(jī)來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時(shí)序來完成對 DS18B20 芯片的訪問。而未用本身帶有10 位 AD的 ARM 處理器 ，因?yàn)槠鋵Ρ驹O(shè)計(jì)而言會有很多硬件資源剩 余， 而且 不熟悉其操作更 會增加 程序設(shè)計(jì)難度 。 ： 采用一階無源 RC低通濾 波器 ,截至頻率為 50HZ。 ： PN結(jié)的結(jié)電壓變化是一個(gè)微弱信號，結(jié)電壓在溫度每變化 1度時(shí)大約變化 2mv 左右，所以需要進(jìn)行放大后才能被后續(xù)電路處理。 采用三極管的特性和特殊電路，讓通過二極管的電流始終在100uA 左右。另外，溫度升高時(shí)，二極管的正向壓降將減小，每增加 1℃ ，正向壓降 VD 大約減小 2 mV，即具有負(fù)的溫度系數(shù)。k 為玻耳茲曼常數(shù) 。利用 PN 結(jié)正向壓降的溫度特性 測量環(huán)境溫 度。文章詳細(xì)介紹了電路中恒流源、放大電路、 AD 采樣電路、LCD 液晶的設(shè)計(jì)方法、硬件連接電路以及軟件的編寫思路，其中，數(shù)據(jù)處理部分詳細(xì)介紹了線性插值的數(shù)據(jù)處理方法。T 為絕對溫度 。這些可以從 下 圖所示二極管的伏安特性曲線上看出。 ： 采用電橋連接方式使放大器放大傳感器變化電壓的差值。 采用三運(yùn)放高共模抑制比放大電路 ， 放大 電橋兩端的差模信號。 ： 采用 8 位的 AD 轉(zhuǎn)換元件 AD0809，這樣可以使用其 8位數(shù)據(jù)線與 CPU 進(jìn)行并口通信。所以綜合考慮，對本設(shè)計(jì)而言，一般單片機(jī)的性價(jià)比更高 。 DS18B20 有嚴(yán)格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。 非線性處理方法原理： 將非線性的圖形取一些采樣點(diǎn)，通過這些采樣點(diǎn)相 3 鄰之間 直線相連就近似得到該曲線。在 N值足夠大的情況下，我們認(rèn)為相鄰兩點(diǎn)是線性的關(guān)系，因此，具體某測量點(diǎn)對應(yīng)的溫度值可用以下方法 獲得： 首先，我們需要知道未知值 x 那兩個(gè) x 值的中間，然后根據(jù)我們已知坐標(biāo) (x0,y0)與 (x1,y1)，要得到 [x0,x1]區(qū)間內(nèi)某一位置 x在直線上的值。當(dāng)三極管 Q1正常工作時(shí)，其 Ube=，通過三極管集電極端的電流 I=（ ） /R1,只要 VDD 和 R1 恒定， I 就一定。 從下表我們可以看出 所測 電路 輸出值與輸入值的關(guān)系，在差值為 到 范圍內(nèi)，輸出放大 5倍，在差值為 以上就有一些非線性關(guān)系。 由差模增益： 5 3 211U1U0d RV RRUK ????調(diào)節(jié)硬件電路得到。 三、 程序 設(shè)計(jì)： 6 溫度傳感器 18B20 標(biāo)定溫度： 注意： DS18B20 在完成一個(gè)讀時(shí)序過程，至少需要 60us 才能完成。兩者的差值基本上在 1℃內(nèi) 。調(diào)節(jié)滑動變阻器設(shè)定AD620 的放大倍數(shù)到設(shè) 定值。查看資料和詢問老師后， 單電源 其 線性 工作區(qū)大楷在Vs+ 和 +， 可能是輸入的共模電壓值太大 ，或是采用單電源的原因 。這樣我們就將共模電壓降了下來，輸入 AD620 后，其輸出值有一點(diǎn)變化，但是調(diào)節(jié)滑動變阻器還是不能得到理想值，甚至調(diào)而無用，輸入電壓為 0v 時(shí)輸出超過了 ， 所以我們認(rèn)為其放大后沒在線性區(qū)工作所致。是否是干擾太大了？通過老師指導(dǎo)測量，我們發(fā)現(xiàn)恒流源也有一定問題，恒流源的值不穩(wěn)定，可能是三極管沒有工作。但是紋波還是存在，并且只要動了 電路板都會出現(xiàn)其變大的情況，但通過 LM324 后，其值還是很穩(wěn)定的，可能剛才的紋波就是電源電壓的，因此通過放大器被差掉了 ，得到了理想的值。 另外我們在標(biāo)定溫度是出現(xiàn)溫度下降時(shí)， AD 值成鋸齒波下降，我想也是由此影響。這次課程設(shè)計(jì)的實(shí)際問題是設(shè)計(jì)一個(gè) 測量 PN 結(jié)溫度 電壓特性曲線和用 PN 結(jié)做一個(gè)溫度傳感器測量溫度電路 ，并通過動手和使用所學(xué)知識將其實(shí)現(xiàn)。 4. 本次課程設(shè)計(jì)過后，我們鞏固了最電器元件的識別和選擇方面的知識，熟悉了各種繪圖仿真軟件及測試儀器的應(yīng)用，編程的經(jīng)驗(yàn)。 【 4】放大電路實(shí)用設(shè)計(jì)手冊 /段九州主編 沈陽 : 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 , 2021 【 5】液晶顯示器件應(yīng)用技術(shù) /李宏，張家田等編著 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社 , 2021 【 6】張國雄主編 . 測控電 路 [M].天津大學(xué)：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021。 sbit OUTE=P2^5。 // unsigned char ADBuffer[10]。 a[0]=(t/1000)%10。 a[4]=(t/1)%10。039。 amp。 for(j=5n。 str++。 str++。 for(i=0。j++)。 //DQ 復(fù)位 delay(8)。 //拉高總線 delay(14)。 unsigned char dat = 0。 // 給脈沖信號 dat=1。 } return(dat)。 i) { DQ = 0。 DQ = 1。 unsigned char b=0。 13 WriteOneChar(0xCC)。 //跳過讀序號列號的操作 WriteOneChar(0xBE)。 t=8。 //放大 10 倍輸出并四舍五入 此行沒用 return(t)。OUTE=0。START=0。 OUTE=0。 unsigned int R_DATA=0。i++) { AD_DATA[i]=ADC()。j=10。 } } for(i=1。 getdata=(unsigned char)R_DATA。 unsigned char m=0。 if(DATA_INX[15]) DATA_IN=X[15]。 break。 } main() { 15 unsigned char AD_OUT=0。 //開總中斷 TMOD = 0x02。 //啟動定時(shí)器 T0 ET0=1。 Print( The temperature )。 DATA=xianxing(AD_OUT)。 T_OUT=ReadTemperature()。 Print( 18b20: 39。 Print(amp。 Print(1N4007: 39。 Print(amp。 d39。cdPq 9JWKf wvGt YM*Jgamp。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK! zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQcUE% amp。MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZQcUE% amp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。qYpEh5pDx2zVkumamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$U