【正文】 ........................................................................................................9 LED 顯示器結(jié)構(gòu)原理 .........................................................................................................9 LED 的電路圖 ................................................................................................................. 10 6 整體硬件原理 ........................................................................................................................... 10 程序模塊設(shè)計(jì) ................................................................................................................. 11 4 結(jié)語 ......................................................................................................................................... 12 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................................. 12 致 謝 ....................................................................................................................................... 13 附錄 ........................................................................................................................................ 14 商丘師范學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì) II 基于熱敏電阻的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì) 摘 要 本設(shè)計(jì)是 基于熱敏電阻，以 單片機(jī) AT89C51 為核心 的一種數(shù)字溫度計(jì)。由 溫度電橋?qū)囟冗M(jìn)行測量，之后的電路對其輸出的電信號進(jìn)行放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換 經(jīng)單片機(jī) 處理，最后由 LED顯示。在進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí) TLC3545 將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號， TLC3545 具有轉(zhuǎn)換速率高，低功耗等特點(diǎn)。PGA203 amplifier。 Temperature bridge 商丘師范學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 0 引言 當(dāng)今社會(huì)是一個(gè)跨時(shí)代的信息化時(shí)代，無論是在生活中或是在工業(yè)化生產(chǎn)中對于信息參數(shù)的精確度、及時(shí)性和有效性的要求都有了更明顯的增長。本文設(shè)計(jì)是利用所學(xué)單片機(jī)知識完成熱敏電阻數(shù)字溫度計(jì)的自動(dòng)顯示。 1 設(shè)計(jì)過程和設(shè)計(jì)方案 主要功能： 能夠檢測出溫度及其變化量 能夠顯示出溫度的變化量 參數(shù)要求： 設(shè)計(jì)系統(tǒng)的溫度測量精度： —5%RH—+5%RH 溫度測量精度： —℃ —+℃ 系統(tǒng)數(shù)據(jù)的顯示方式： LED 數(shù)碼顯示 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)理念 該設(shè)計(jì)的溫度檢測模塊主要組成為電 橋，利用溫度檢測模塊對溫度進(jìn)行檢測，之后由高精密儀表放大器 PGA203 對所測得的小信號進(jìn)行放大，然而在放大的過程中可能會(huì)出現(xiàn)信號太小，所導(dǎo)致的后續(xù)工作無法進(jìn)行，選用了 OP07 對信號進(jìn)行二級放大以達(dá)到系統(tǒng)下一級運(yùn)行的要求。 然后利用 單片機(jī)讀取所 得 到的數(shù)字信號，對數(shù)字信號進(jìn)行運(yùn)算和各種處理，最后驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管進(jìn)行顯示。 設(shè)計(jì)方框圖 系統(tǒng)的硬件電路的組成其實(shí)很簡單。其中溫度檢測模塊用于溫度檢測，信號處理模塊用于將溫度差值信號轉(zhuǎn)換成電壓差值信號并將其放大， A/D 轉(zhuǎn)換模塊的主要功能是進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，利用芯片 TLC3545 對模擬信號進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換，單片機(jī)模塊是最重要的一部分，它的作用是接受由A/D 轉(zhuǎn)換模塊傳送的溫度數(shù)字信號并對其進(jìn)行運(yùn)算和處理，按鍵控制模塊的功能是人工設(shè)置信號放大倍數(shù)， LED 顯示模塊用于溫度的數(shù)字顯示，并且是實(shí)時(shí)顯示。熱敏電阻的屬性是隨著溫度的變化而引起電阻值變化，當(dāng)電阻值發(fā)生變化時(shí)，電橋的平衡狀態(tài)就會(huì)隨之發(fā)生改變，最終的結(jié)果就是電橋輸出的電壓值發(fā)生變化。 A/D 轉(zhuǎn)換模塊的主要功能則是利用芯片 TLC3545將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，然后將得到的數(shù)字信號輸送到到單片機(jī)中進(jìn)行運(yùn)算和處理。最后信號的最終數(shù)據(jù)經(jīng)過單片機(jī)處理和運(yùn)算，由驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)溫度的顯示。 熱敏電阻的適用范圍比較廣，由熱敏電阻的特性決定了其一般用于中低溫度的檢測。熱敏電阻的溫度測量靈敏度高，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用很廣泛。當(dāng)溫度為常溫時(shí)選擇 Ra、 Rb、 RT1并調(diào)節(jié)Rc、使電橋處于平衡狀態(tài)。電橋的不平衡體現(xiàn)在輸出電壓的不平衡，也就是電壓的輸出值會(huì)發(fā)生變化產(chǎn)生電壓差值，隨后該電壓差值會(huì)作為電信號輸入信號處理模塊，進(jìn)行后續(xù)處理 。其溫度電橋電路如下所示： R T 1V C CRcRa RbU0 圖 2 溫度測量電橋電路 電橋的原理及上述電路電橋分析 （ 1）電橋平衡條件 4231 RRRR ? (1) (2) 電橋輸出電壓公式： iicdabURRRRRRRRURRRRRRRIRIUUU)))((()(4321423143421122110???????????? (2) （ 3） 電橋靈敏度的實(shí)際運(yùn)算： 當(dāng)橋臂電阻值發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)引起各橋臂的電壓發(fā)生變化。 儀表放大器的介紹 在生活中由于 PAG203 所具有的放大功能，我們一般將 PGA203 看 成一個(gè)簡單的儀表放大器。 8 這四種不同程度的增益決定了 PGA203 對信號不同程度的放大。在輸入以及新的跨電路存在的同時(shí)，在同一帶寬范圍內(nèi)能夠保持增益的數(shù)值不變。 PGA203 一般都是陶瓷包裝的，不過常見的也有塑料包裝。然而商業(yè)使用一般選 擇塑料包裝因其生產(chǎn)成本低。18V 內(nèi)部功耗： 750mW 共模抑制比： 80dB 最大偏置電流： 50Pa 信號輸入電壓： 177。在使用過程中放大器 PGA203 的檢測端的增益誤差很容易就 會(huì)發(fā)生，導(dǎo)致這種情況的發(fā)生會(huì)有很多因素，一般我們會(huì)選擇器件所連接的線盡可能保持最短作為最基本的措施，該措施的目的是使檢測端的誤差盡可能小，小到對系統(tǒng)的正常運(yùn)行無任何影響。芯片 PGA203 的增益選擇通常是由 A0(引腳 1)和 A1（引腳 2）來控制。 這樣做既簡單又方便快捷。雖然 PGA203 為精密儀表放大器但是也會(huì)產(chǎn)生一些比較小的誤差，主要是失調(diào)電壓產(chǎn)生的結(jié)果，其次任何儀器在制作的過程中其本身都會(huì)帶有一定的誤差，測試儀器亦不例外。為使 PGA203 在使用過程中的影響達(dá)到最小。在一般情況下測量出來的電阻值 隨溫度變化引起的變化量都很小，不能夠?yàn)橄乱患壦褂?，我們一般?huì)選用由 OP07 搭建的反向放大器對信號進(jìn)行二次放大，這樣信號就能夠順利的輸入TLC35454 A/D 轉(zhuǎn)換器中進(jìn)行轉(zhuǎn)換。而在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中則是將電橋不平衡時(shí)所產(chǎn)生的電壓差值信號進(jìn)行不同程度的放大。通常選用人控制鍵盤來手動(dòng)設(shè)置放大器的放大倍數(shù)，通過單片機(jī)的自主 控制來實(shí)現(xiàn)電壓差值信號的放大倍數(shù)。 放大器的示意圖如下所示： O P 07+ 5V 15V1K10KA0 D i gi t a l c om m nA1_V C C+ V C CV outV R E FV out S e ns eF i l e r AF i l e r BV os A dj us tV os A dj us t_V i n+ V i nN . C V_V out + I NV+ _I NV os V os_5VO U T P U TI N P U TP A G 203 圖 5 設(shè)計(jì)中所用放大器的電路原理圖 TLC3545 的介紹及應(yīng)用 TLC3545 是具有串行輸出、自動(dòng)斷電和偽差動(dòng)輸入的 14 位 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，且具有功耗低及自動(dòng)電源關(guān)閉模式的 。 商丘師范學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 芯片 TLC3545 的引腳示意圖如下圖所示： CS S D O R E F T L C 3 5 4 5 S C L KG N D V D DA I N ( + ) A I N ( _ ) 圖 6 TLC3545 引腳圖 芯片 TLC3545 能夠提供的最大的轉(zhuǎn)換時(shí)間間隔為 微秒。 芯片 TLC3545 的引腳功能介紹： AIN(+)：同相輸入端。 REF：參考電壓輸入端。 SCLK：串行時(shí)鐘。 CS：片選擇控制口。 SDO：轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)串行輸出端口。 CS=0， TLC3545 內(nèi)開始進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。若想得到由該端口輸出的數(shù)據(jù)是有效的，就必須在 SCLK 處于下降沿的狀態(tài)期間才能夠去執(zhí)行輸出操作。在正常工作之前我們要對 TLC3545 進(jìn)行初始化操作，這樣的話加入電源后的復(fù)位周期就可以進(jìn)行正常的工作。 當(dāng) SDO 輸出表示的是上周期數(shù)據(jù)且其代碼為 3FC0H 的時(shí)，就代表芯片 TLC3545 發(fā)出了一個(gè)有效的復(fù)位周期。 芯片 TLC3545 具有功能損耗小、控制簡便、成本較低，體積小，而且與單片機(jī)的連接的方法很 簡單 [34]。而 Intel公司推出 MCS48 系列 8