畢業(yè)論文：基于pt100溫度傳感器課設(shè)(編輯修改稿)
2024-12-22 18:42 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的輸出為 2V～ 5V TLC 只能轉(zhuǎn)換 5V 這樣 12 位的 AD 轉(zhuǎn)換器的分辨率則大于題目的要求 01 因此我們必須將 100 歐姆以下的值通過(guò)偏置的方法將其減掉然后通過(guò)增加放大倍數(shù)來(lái)盡量提高分辨率這里我們?cè)O(shè)計(jì)的偏置電路同樣見(jiàn)下圖 24 所示這里設(shè)計(jì)的首級(jí)放大器的倍數(shù)是 20 倍而后級(jí)放大則為 4 倍合計(jì)的放大倍數(shù)為 80倍這樣就完全滿足設(shè)計(jì)分辨率的要求 5 圖 24 放大電路 在我們所測(cè)控的信號(hào)中均是連續(xù)變化的物理量通常需要用計(jì)算機(jī)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行處理則需要將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量 AD 轉(zhuǎn)換器就是為了將連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能接受的數(shù)字量根據(jù) AD轉(zhuǎn)換器的工作原理常用的 AD轉(zhuǎn)換器可分為兩種雙積分式 AD 轉(zhuǎn)換器和逐次逼近式 AD 轉(zhuǎn)換器 雙積分 AD轉(zhuǎn)換器工作原理雙積分 AD轉(zhuǎn)換器采用間接測(cè)量的方法它將被測(cè)電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間常數(shù) T 雙積分 AD 轉(zhuǎn)換器由電子開關(guān)積分器比較器計(jì)數(shù)器和控制邏輯等部分組成 所謂雙積分就是進(jìn)行一次 AD轉(zhuǎn)換需要兩次積分電路先對(duì)被測(cè)的輸入電壓 Vx進(jìn)行固定時(shí)間 T0 的正向積分然后控制邏輯將積分器的輸入端通過(guò)電子開關(guān)接參考電壓 Vr 由于參考電壓與輸入電壓反向且參考電壓值是恒定的所以反向積分的斜率是固定的從反向積分開始到結(jié)束對(duì)參考電壓進(jìn)行反向積分的時(shí)間 T 正比于輸入電壓輸入電壓越大反向積分時(shí)間越長(zhǎng)用高頻標(biāo)準(zhǔn)脈 沖計(jì)數(shù)測(cè)此時(shí)間即可得到相應(yīng)于輸入電壓的數(shù)字量特點(diǎn)可以有效的消除干擾和電源噪聲轉(zhuǎn)換精度高但是轉(zhuǎn)換速度慢 逐次逼近型 AD 轉(zhuǎn)換器工作原理逐次逼近型 AD 轉(zhuǎn)換器由 DA 轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié)和控制邏輯等幾部分組成 其轉(zhuǎn)換原理為 AD轉(zhuǎn)換器將一待轉(zhuǎn)換的模擬輸入電壓 Ui與一個(gè)預(yù)先設(shè)定的電壓 Ui 預(yù)定的電壓由逐次逼近型 AD 轉(zhuǎn)換器中的 DA 輸出獲得電壓相比較根據(jù)預(yù)設(shè)的電壓 Ui 是大于還是小于待轉(zhuǎn)換成的模擬輸入電壓 Uin 來(lái)決定當(dāng)前轉(zhuǎn)換的數(shù)字量是 0 還是 1 據(jù)此逐位比較以便使轉(zhuǎn)換結(jié)果相應(yīng)的數(shù)字量逐漸與模擬輸入電壓相對(duì)應(yīng)的數(shù)字量接近 在本設(shè)計(jì)系 統(tǒng)中為了將模擬量溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)字量采用德州儀器公司生產(chǎn)的12 位開關(guān)電容型逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器 TLC2543 它具有三個(gè)控制輸入端采用簡(jiǎn)單的 3 線 SPI 串行接口可方便地與微機(jī)進(jìn)行連接是 12 位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的最佳選擇器件之一 TLC2543 與外圍電路的連線簡(jiǎn)單三個(gè)控制輸入端為 CS 片選 輸入輸出時(shí)鐘 IOCLOCK 以及串行數(shù)據(jù)輸入端 DATAINPUT 片內(nèi)的 14 通道多路器可以選擇 11 個(gè)輸入中的任何一個(gè)或 3 個(gè)內(nèi)部自測(cè)試電壓中的一個(gè)采樣－保持是自動(dòng)的轉(zhuǎn)換結(jié)束 EOC 輸出變高 TLC2543 的主要特性 1 11 個(gè)模擬輸入通道 2 66ksps 的采樣速率 3 最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為 10μ s 4 SPI 串行接口 5 線性度誤差最大為177。 1LSB 6 低供電電流 1mA 典型值 7 掉電模式電流為 4μ ATLC2543 的引腳排列如圖所示 圖 25 TLC2543 的引腳 AIN0～ AIN10模擬輸入端由內(nèi)部多路器選擇對(duì) 41MHz 的 IOCLOCK驅(qū)動(dòng)源阻抗必須小于或等于 50Ω CS片選端 CS由高到低變化將復(fù)位內(nèi)部計(jì)數(shù)器并控制和使能 DATAOUTDATAINPUT 和 IOCLOCKCS 由低到高的變化將在一個(gè)設(shè)置時(shí)間內(nèi)禁止DATAINPUT 和 IOCLOCK DATAINPUT 串行數(shù)據(jù)輸入端串行數(shù)據(jù)以 MSB 為前導(dǎo)并在 IOCLOCK的前 4個(gè)上升沿移入 4位地址用來(lái)選擇下一個(gè)要轉(zhuǎn)換的模擬輸入信號(hào)或測(cè)試電壓之后 IOCLOCK將余下的幾位依次輸入 DATAOUTAD轉(zhuǎn)換結(jié)果三態(tài)輸出端在 CS 為高時(shí)該引腳處于高阻狀態(tài)當(dāng) CS 為低時(shí)該引腳由前一次轉(zhuǎn)換結(jié)果的MSB 值置成相應(yīng)的邏輯電平 EOC 轉(zhuǎn)換結(jié)束端在最后的 IOCLOCK 下降沿之后 EOC 由高電平變?yōu)榈碗娖讲⒈３值睫D(zhuǎn)換完成及數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 傳輸 VCCGND 電源正端地 REF＋ REF－正負(fù)基準(zhǔn)電壓端通常 REF＋接VCCREF－接 GND最大輸入電壓范圍取決于兩端電壓差 IOCLOCK時(shí)鐘輸入輸出端 TLC2543 每次轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳送使用 16 個(gè)時(shí)鐘周期且在每次傳送周期之間插入 CS的時(shí)序根據(jù) TLC2543時(shí)序圖可以看出在 TLC2543的 CS變低時(shí)開始轉(zhuǎn)換和傳送過(guò)程 IOCLOCK的前 8個(gè)上升沿將 8個(gè)輸入數(shù)據(jù)位鍵入輸入數(shù)據(jù)寄存器同時(shí)它將前一次轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)的其余 11 位移出 DATAOUT 端在 IOCLOCK 下降沿時(shí)數(shù)據(jù)變化當(dāng)CS 為高時(shí) IOCLOCK 和 DATAINPUT 被禁止 DATAOUT 為高阻態(tài) TLC2543 與單片機(jī)的連接 圖 26 TLC2543 電路 DS1302是美國(guó) DALLAS公司推出的一種高性能低功耗帶 RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路它可以對(duì)年月日周日時(shí)分秒進(jìn)行計(jì)時(shí)具有閏年補(bǔ)償功能工作電壓為 25V～ 55V 采用三線接口與 CPU 進(jìn)行同步通信并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或 RAM 數(shù)據(jù) DS1302 內(nèi)部有一個(gè) 31 8 的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器DS1302 是 DS1202 的升級(jí)產(chǎn)品與 DS1202 兼容但增加了主電源后背電源雙電源引腳同時(shí)提供了對(duì)后背電源進(jìn)行 涓細(xì)電流充電的能力本設(shè)計(jì)中采用 DS1302 時(shí)鐘芯片產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行處理控制并顯示出實(shí)時(shí)的時(shí)間可以用于對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集 引腳功能及結(jié)構(gòu) DS1302 的引腳排列其中 Vcc1 為后備電源 VCC2 為主電源在主電源關(guān)閉的情況下也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供電當(dāng)Vcc2大于 Vcc1＋ 02V 時(shí) Vcc2 給 DS1302供電當(dāng) Vcc2小于 Vcc1時(shí) DS1302 由 Vcc1供電 X1 和 X2 是振蕩源外接 32768kHz 晶振 RST 是復(fù)位片選線通過(guò)把 RST 輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有 的數(shù)據(jù)傳送 RST輸入有兩種功能首先 RST接通控制邏輯允許地址命令序列送入移位寄存器其次 RST 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)
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