温度传感器LM35..docxVIP

目录第一章 方案选择11.1温度传感器LM3511.2 V/F转换器LM33111.3频率计ICM7216A21.4 直流稳压电源3第二章 硬件电路设计42.1硬件总体框图42.2部分硬件电路42.2.1数据采集及V/F转换电路42.2.2 计数显示电路52.2.3电源电路5第三章 设计总结7参考文献8附录：数显温度仪硬件电路图9第一章 方案选择温度是最基本的环境参数，人们的生活和温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置有重要的意义。随着社会的发展和技术的进步，人们越来越注重温度检测与显示的重要性。温度检测与状态显示技术与设备已经普遍应用于各行各业，市场上的产品层出不穷。该温度测量仪，通过电压-频率转换方式，将温度传感器传递来的电压信号转换成与之成正比的频率信号，通过计数译码，将测试温度显示出来。根据测量的温度范围及精确度要求，选用芯片及其介绍如下1.1温度传感器LM35LM35是一种得到广泛使用的温度传感器。LM35系列是3端子电)压输出精密集成电路温度传感器，它的输出温度与摄氏温度线性成比例，因而LM35优于用开尔文标准的线性温度传感器。LM35采用内部补偿，所以输出可以从0℃开始，无需外部校准或微调来提供1/4的常用的室温精度，目前，已有两种型号的LM35可以提供使用。LM35DZ输出为0℃～100℃，而LM35CZ输出可覆盖－40℃～110℃，且精度更高，工作范围为-45～+150℃，电源提供模式有单电源与双电源，单电源模式在25℃下静止电流约50μA，工作电压较宽，可在4—20V的供电电压范围内正常工作非常省电。为降低功耗，本次设计采用单电源供电，选用LM35DZ，引脚如图1所示。图1 LM35管脚图1.2 V/F转换器LM331LM331是美国NS公司生产的性能价格比较高的集成芯片,可用作精密频率电压转换器、A/ D 转换器、线性频率调制解调、长时间积分器及其他相关器件。LM331 为单片V/ F 转换器,电源电压范围较宽，为4 V～20 V；输出为集电极开路形式,温度稳定性好；功耗低(5 V)电源供电时，功耗为15 mW；输出频率范围1 Hz～100 kHz。LM331 采用了新的温度补偿能隙基准电路, 在整个工作温度范围内和低到 4.0V 电源电压下都有极高的精度。LM331 的动态范围宽, 可达 100dB ； 线性度好, 最大非线性失真小于 0.01% ,工作频率低到0.1Hz时尚有较好的线性;变换精度高,数字分辨率可达12位；外接电路简单，只需接入几个外部元件就可方便构成 V/F 或 F/V 等变换电路,并且容易保证转换精度。管脚图如图2。图2 LM331管脚图1.3频率计ICM7216A单片频率计ICM7216A是美国Intersil公司首先研制的专用测频大规模集成芯片。它是标准的28引脚的双列直插式集成电路, 采用单一的+5V稳压电源工作。它内含高频振荡器、十进制计数器、七段译码器、位多路复用器、能够直接驱动7段数码显示管。其基本的测频范围为DC至10MHz , 若加预置的分频电路, 则上限频率可达40MHz 或100 MHz, 单片频率计ICM7216A只要加上晶振、量程选择、LDE显示器等少数器件即可构成一个DC至40MHz的微型频率计, 可用于频率测量, 机械转速测量等方面的应用。管脚图如图3。图3 ICM7216A引脚图1.4 直流稳压电源直流稳压电源选用三端集成稳压器W7805，7915及7815构成直流稳压电源。目前，集成稳压器已经成为模拟集成电路的一个重要的组成部分。集成稳压器具有体积小、可靠性高以及温度特性好等优点，而且使用灵活、价格便宜。芯片只引出了三个端子，分别接输入，输出和公共端；芯片内集成了保护、放大、采样等电路，使用更加安全可靠。第二章 硬件电路设计2.1硬件总体框图数显温度测量仪硬件框图如下所示：ICM7216A计数译码数码管显示LM 35LM331 V/F转换电源图4 温度测量仪硬件框图被测物体的温度通过LM35/45温度传感器转化为电压信号，输出地电压信号送到电压-频率转换器LM331转换成频率信号，接下来将频率信号送到集成的频率计ICM7216A进行计数并译码，驱动4个数码显示管将测量的温度显示出来。2.2部分硬件电路 根据方案说明及硬件框图，数显温度测量仪具体硬件电路如下。2.2.1数据采集及V/F转换电路在该模块主要完成温度采集与数据转换。由LM35采集到的温度值转化为电压值，将该电压信号传送到V/F转换器LM331。将电压信号转化为频率信号，送往下一处理电路。图5 数据采集及转换电路被测电压由UIN端输入，经V/ F 转换后从Fout 端输出。输入端的R7和C2 构成滤波环节；如果输入电压