本科毕业设计改正.doc

《本科毕业设计改正.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《本科毕业设计改正.doc（25页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、本科毕业论文基于AD590的电子体温计的设计摘 要在现代化的工业生产中，温度是常用的测量及被控参数。随着时代的进步和发展，电子体温计已经普及到我们生活、工作、科研各个领域，已经成为一种有力的工具，本文介绍一种基于AD590的电子体温计。它克服了传统的水银温度计测温速度慢、环境污染严重、携带不方便等缺点。介绍了系统的设计，AD590等芯片的原理，利用半导体热敏电阻物理参数（如电阻、电压、电流等）与环境温度之间存在的确定关系，将体温以数字的形式显示出来，读数清晰又安全。采用AD590芯片来对温度进行测量，不仅控制方便、组态简单灵活，还能够减小仪表的体积。本论文将介绍电子体温计的基本概念，基于AD5

2、90芯片的电子温度计的设计过程，分析NTC热敏电阻和LM35作为测温传感器的非线性纠正方法，介绍数码管显示的驱动。关键词：电子体温计，MC14553B，MC14511B，AD590芯片，数码管ABSTRACTIn modern industrial production， the temperature is measured and charged with common parameters. As the times progress and development，electronic thermometer so pervasive in our lives， work， resea

3、rch in various fields， has become a powerful tool， this paper introduces a AD590-based control of the electronic thermometer. It overcomes the traditional mercury thermometer temperature is slow， serious environmental pollution， bring inconvenience shortcomings. Describes the system design and the p

4、rinciple of AD590， using semiconductor thermistor physical parameters (such as the resistance， voltage， current， etc.) and the environment determine the relationship that exists between the temperature， the temperature displayed in digital form， reading a clear and safe. AD590 chip used to measure t

5、he temperature not only easy to control， simple and flexible configuration， it can reduce the size of instrument. This paper will introduce the basic concepts of electronic thermometer， electronic thermometer based on AD590 chip design process， analysis of NTC thermistor and temperature sensor LM35

6、linear as correct methods of introducing liquid crystal display driver.I Keywords: Electronic thermometer，MC14553B，MC14511B ，AD590 chip， digital tube 目 录1 绪论11.1 概述11.2 电子体温计研究现状21.3 本文主要工作22 基于AD590电子体温计原理电路设计42.1 系统概述42.2 各组成部分设计112.3 整体电路设计122.4 小结133 基于AD590的电子体温计制作和调试173.1 DXP简介263.2 印制板设计263.3

7、 电路调试与结果293.4 小结314 结论45参考文献47致 谢481 绪论单片机智能化仪表是测量仪表的发展趋势。它给日常生活带来多方面的进步，其中数字温度计就是一个典型的例子，医院、家庭等随处可见，为了能更加满足人们的需要，数字体温计正在更新换代。温度测量在物理实验、医疗卫生、食品生产等领域有着特别重要的意义。现在所使用的温度计还有很多是分辨力为10.1的水银、煤油或酒精温度计。这些温度计的刻度间隔通常都很密，不容易准确分辨，读数困难，而且他们的热容量比较大，达到热平衡所需的时间较长，因此很难读准，使用非常不方便。本设计所介绍的数字体温计，与传统的体温计相比，具有读数方便，测温范围广，测温

8、准确等优点，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用。体温计的发展很快，从原始的玻璃管体温计发展到了现在的热电阻体温计、热电偶体温计、半导体集成数字体温计等。在电子式体温计中，传感器是它的重要组成部分，体温计的精度、灵敏度基本决定了体温计的精度、测量范围、控制范围和用途等。温度传感器应用极其广泛，目前已经研制出多种新型温度传感器，从而构成性能优良的温度监控系统。1.1 概述人体温度的变化一般在35到42之间，所以体温计的刻度通常是35到42，电子体温计由温度传感器，液晶显示器，纽扣电池，专用集成电路及其他电子元器件组成。能快速准确地测量人体体温，与传统的水银玻璃体

9、温计相比，具有读数方便，测量时间短，测量精度高，能记忆并有蜂鸣提示的优点，尤其是电子体温计不含水银，对人体及周围环境无害，特别适合于家庭，医院等场合使用。电子体温计利用某些物质的物理参数，如电阻、电压、电流等，与环境温度之间存在的确定关系，将体温以数字的形式显示出来。 其不足之处在于示值准确度受电子元件及电池供电状况等因素影响，不如玻璃体温计电子体温计是利用温度传感器输出电信号，直接输出数字信号或者再将电流信号（模拟信号）转换成能够被内部集成的电路识别的数字信号，然后通过显示器（如液晶、数码管、LED矩阵等）显示以数字形式的温度，能记录、读取被测温度的最高值。 电子体温计最核心的元件就是感知温

10、度的NTC温度传感器。传感器的分辨率可达0.01，精确度可达0.02，反应速度Vth2，而定时电容C1的电压为零，使V6=0Vth1定时器保持初始复位状态，输出端3脚为低电平。当按一下启动按钮开关AN时，2脚接地，使V2=0Vth2，触发定时器从复位状态转变为置位状态，输出端3脚变为高电平(定时宽度为。同时+VDD经R2给C1充电，Vc1上升到使Vc1=V6=Vth1时，定时器又从置位状态变为复位状态，3脚变为低电平。2.2.3温度采集电路温度采集电路由数字式温度传感器SWC和放大管VT1等组成，如图3虚线框内所示。SWC数字式温度传感器，又称集成数字脉冲式感温探头，他是一种三端器件，控制线K

11、，信号线S，公共线G，具有加电启动和宽脉冲触发两种方式，一旦K线加电或宽脉冲触发，经复位时间Td之后，信号线将输出一串脉冲，每个脉冲为0.1增量，脉冲个数就是被测温度的数字量，重复对SWC进行加电启动，可实现对被测温度的连续采样。在本电路中，采用宽脉冲触发，当SWC的K端加入50 ms的闸门脉冲电压(NE555的输出)后，即启动，输出的串行脉冲经过VT1放大后，加到MC14553的11脚进行计数。2.2.4三位BCD码计数电路MC14553B三位BCD计数器是美国奠托罗拉公司产品，同类型号还有cD4553B等。该计数器的特点是只有一组BCD码输出靖，但通过丹时控制町形成三位十进制数字显示。一方

12、面可节省译码器；男一方面也大大简化了计数电路的逻辑设计 该计数器最高工作鞭率可选7MHz此外还具有闩锁、级联功能，非常适用于作事位十进制计数使用，同时还可派生出其它 一 实用电路 工 作 原 理 MC14553B内部逻辑框图如图i所示 三个负沿触发的BCD计数器 (个位、十位、百位)以同步工作方式级联 每个BCD计数器输出端都有一十四位锁存器，通过闩锁使能端(LE)控 4 对计数省果加以储存或传送。LE为 高电平时，执行锁存 LE为低电平 幽时，执行进数 阵嚣与多路转换器配台，完成三组BCD计数器计数直的丹时输出。Q)。教字选择输出Ds-Ds_作为丹时输出同步控帝j信号用以形成动杰显示方式低电

13、平有效。即当Ds为低 电平时，通过多路转换器，Q。0 自出的计数结果是个位懈 嚣的计数值当DS为低电平时，是十位计数器的计数值；当Ds_为低电平时，是百位计数器的计数值 而DSDS 在巢时到只有一十为低电平，并周期循环，形成一个三位时序信号 (见图2) 由于循环扫描周期远小于人眼视觉暂留时间，所以在输出端加译码、显示后，可得到稳定的显示数字。计数部分由3位动态扫描计数器MC14553为核心构成，如图3所示。其内部3个负沿触发的BCD计数器以同步工作方式级联在一起，每位BCD计数器输出端都有一个4位锁存器，可将任意时刻的计数值加以储存，并与多路转换配合，完成3组计数器值的分时输出。数字选择器输出

14、提供输出同步信号，完成动态显示方式。由于循环扫描周期多在1ms左右，远小于人的视觉暂留时间，所以可以得到稳定的数字显示。图3电路中，计数器的11脚为计数端，当他为高电平时，MC14553的12脚标准脉冲不能加入，所以NE555的输出经过C3，R5组成的微分电路后，产生一个正尖脉冲电压，通过清零端13脚先对计数器进行清零，同时，MC14553闩锁解除，开始对数字式传感器SWC输出的标准串行脉冲进行计数，等11脚再输入高电平时，计数器又闩锁，同时10脚也为高电平，计数器的数据锁存。这样，在50 ms的脉宽时间内，显示器就可以把已知周期的标准脉冲计数显示出来。在 时钟输八端 ( c)设置 了脉冲 整

15、形 电路，固此对 输汁数脉冲的 边沿无 特殊要求 第儿脚是时 钟抑 制端 ( Di s ) 当Di s 端 为高电平时，将糖 八计 数脉冲禁止 ，从而保留 了原 来的 汁数 值 第 l 3 脚是复位倚零端 ( MR) ， 当MR为高电平时 扫 描振荡被禁止扫描器被复位，数字 选 择输 出DS DS 一 均 精 出高 电平 以使 显 示 器 件 消隐同时还将三组B CD计数器全部清零 第1 4 脚为溢出 端 ( O F) ， 当三组 B CD计数器的计数值由 “ 9 9 9 ”变 为 “ 0 0 0 ”时 即输 第1 0 0 O 十计数脉冲时 O F端输出一正脉冲逭为 事级级 联带 来方便 MC

16、1 4 5 3 3 B的输 、 2.2.5BCD-七段码解码电路设计译码与显示电路如图4所示，MC14511是具有锁存译码驱动功能的BCD译码器，属于CMOS器件，高电平输出电流可达25 mA，可直接驱动数码管。SM4205是共阴极数码管。由于计数器输出的为BCD代码，MC14511将其锁存后译成数码管所需要的驱动信号，使数码管SM4205显示出BCD码的数值。2.2.6七段码显示电路译码与显示电路如图4所示，MC14511是具有锁存译码驱动功能的BCD译码器，属于CMOS器件，高电平输出电流可达25 mA，可直接驱动数码管。SM4205是共阴极数码管。由于计数器输出的为BCD代码，MC145

17、11将其锁存后译成数码管所需要的驱动信号，使数码管SM4205显示出BCD码的数值。2.3 整体电路设计（1）根据温度范围和精度选择NTC热敏电阻，确定其型号，根据电阻特性设计采集放大电路，利用运算放大器将温度信号转换为电压信号，设计电路时，因为单片机采集电压在02.5V，所以输入的测量范围为3542，对应输出02.5V。（2）采集完成以后输入单片机ATmega16的A/D口，对模拟量进行采样，转化为数字信号，单片机对采集的信号进行处理，根据采集的信号与温度的数学关系，将电信号转化为温度值2。（3）用液晶屏显示出温度值。（4）所需的电源功率足够小，能够利用开关电源供电。电子体温计系统大多主要使

18、用3V直流电源。总体方案系统设计框图如图1-1和图1-2所示。其中，SWC数字式温度传感器又称为集成数字脉冲式探头，对外接口分别为控制线K，信号线S和公共线G，是一种三端器件。具有加电启动和宽脉冲触发2种启动方式，在此设计电路中使用宽脉冲触发形式。定时(单稳态触发)电路以NE555为核心产生定时宽度为50 ms的闸门脉冲电压，一路加至SWC的K端作为启动信号；另一路经过微分电路后加置MCl4533的13脚进行计数器清零。用MCl4533的11脚作为输入，第1，2，15脚作为输出，完成计数功能。最后用具有锁存译码驱动功能的MCl4511实现BCD译码，使数码管SM4205显示出温度数值，完成测温

19、。详细工作原3基于AD590的电子体温计制作与调试3.1 DXP简介3.2 印制板设计3.3 电路调试与结果按照以上各个部分的原理图，对电路进行级联，并焊接电路板。接好电源，进行调试，发现两个问题。(1)数码管不显示所测温度值。经检测，发现NE555的输出波形失真，这是干扰所致，于是给电源两端并了一个100F的电解电容和0.1 F的瓷介电容，再次通电测试后，发现干扰大大减少了，此时数码管也开始显示所测温度值。(2)集成电路MC14511发烫。于是将MC14511与数码管相连的47 的限流电阻换成300 的电阻，测试后发现MC14511不再发热了，但此电阻发热较大，经过多次试验，将此电阻调整为3

20、.3 k后一切正常。为了与普通温度计测温做一对比，将感温探头和精度为0.1的水银温度计一起放入同一杯冷藏的水中，接好12 V电源，按一下触摸开关AN，然后对水加热逐渐改变所测温度，在此过程中将二者所测温度值记录(见表1)。经对照，二者读数最大相差0.2，可以看出，他比水银温度计响应时间快，与其他温度计、测温系统相比，该测温仪具有显示直观清晰、灵敏度高、功耗低和抗干扰能力强等优点，此外该测温仪不易破损，成本低廉，如果配备专门的连接插件或加长传感器导线长度，可实现多点或远距离温度测量。该测温仪可广泛用于大棚、花房、居室、汽车和空调出风口等环境的测温。3.4 小结。 6 结论通过自己亲自动手设计，使

21、我学到许多东西，包括硬件和软件等方面，使我了解到单片机的开发过程，能有计划的进行数字温度计的研制。一、成本方面的观念在单片机的方面，有许多的商业产品都有产品的价值观念，即在实现的功能和性能方面相当的情况下，尽可能的用技术来弥补硬件上的缺点，来实现低成本，但在实现低成本时不能降低产品的质量。二、硬件开发硬件的搭建是单片机的开发的最早的雏形，它有什么样的功能的实现都是先有硬件决定的，再加上软件的运转，来实现新的功能。硬件的搭建非常重要，要根据实现的目的和单片机的功能来搭建，要在硬件上做到最省，这样我们的成本就低，在商业市场中才具有优势，而且软件实现不像硬件有使用寿命，软件可以无限期的用，而硬件具有

22、一定的寿命，那么我们的硬件越少，产品的寿命就越长，从而达到好的品质，其实软件知识显得有为重要。三、软件的编写和调试 软件在单片机和开发占有很大的分量，它在产品开发中有主导的地位，也是开发过程最重要和最具有挑战的工作，它不仅是编写的问题，也有调试的事，关键是否能在硬件上能运行，在编写程序中要与硬件相结合，在硬件的基础上，让软件的编写达到要实现的功能，在编写和最重要的是能否更好的使软件在硬件中更好的运行。使此达到更好的运行效果，在编写中会出现很多问题，有指令跳转的长短问题，程序调用问题，和一些伪指令的使用问题都可能使程序在硬件上无法运行。为了确保程序在硬件上能正常运行，要认真的编写每一条程序，确保

23、没有语法和明显的错误。调试是单片机最后一个最重要的环节，也是确实单片机设计是否成功的关键步骤，如果调试成功，就说明程序没有太大的问题，最少是没有明显的语法错误和逻辑错误，能通过电脑软件的C语言检查，然后再烧录到ATmega16单片机里面去，最后检验。四、对单片机设计的综合测试 对单片机的综合测试，是指在程序通过C语言烧录后进行使用，在一段时间内，对单片机产品设计产品的功能进行综合性的测试，包括在运行中程序是否有错误，程序在单片机产品上运行的情况，包括反映的进度，反应时间，准确度等问题，有些程序在电脑上能通过电脑的C语言，但是在烧录入单片机产品时就不能使用，这里一部分可能是硬件上的设计缺陷，还有

24、就是软件程序编写有问题，一般来说软件问题占很大，因为在硬件上除非是电子元件的坏掉和连线有接触不好以外，很少有其他设计上的缺陷，还有就是一些辅助电路的问题。大部分是软件出现的问题比较多，相对来说许多单片机产品都是靠软体来实现自身的价值，软体保密性强，但编写比较困难，成本低，实现的商业价值高等优点，在许多产品中都能看到单片机的身影。他们通过一定的程序来实现硬件不能实现或实现很复杂的场合，具有一定的智能化，不仅在一般生活中能感受的到，在许多工业方面也能见到它们，只有将所有的功能都测试完成才算结束，才能做下面的事情五、硬件的调试我这次刚开始的电路调试不成功就因为很多地方都短路了。焊接完后应该对照电路利

25、用万用表仔细检查一遍电路，以确保无误。调试也是一个很重要的过程，应弄清楚软件的使用和如何将程序烧到单片机中。认真做完这次的课程设计以后，这些问题都可以得到解决，真正作到从理论到实践。没有得到正确结果时，先检查硬件电路，不插片子情况下，人工给电路加上电平，分析电路逻辑关系，再判断正误，硬件电路无误时再查软件方面，软件是一部分一部分的查找调试。这次设计当中也遇到了不少的困难，但我都通过查阅资料文献以及向学长和老师请教而一一克服了，真可谓受益菲浅，虽然此次的系统设计完成了，但我想中间还有可能存在不少的问题，希望许老师帮我查看并指出，感谢许老师的耐心指导与鼓励！六产品的综合设计与展望 单片机设计开发不

26、仅是软件和硬件上要通过，在成为商品时之前要对其外观继续设计等，使此对消费者有第一感官的吸引力，总之，在产品设计时一定要考虑仔细，有计划。要考虑到产品的成本、功能、外观等一系列问题，这样设计出来的产品才有商业的价值才有竞争力。单片机系统硬件及软件的设计，创新点在于针对温度的测量特点，采用LM35DZ温度传感器和热敏电阻，可与单片机直接相连，并且由于它的高度集成化，简化外围电路并降低费用，提高了电路工作的可靠性和稳定性，达到了较高的性价比。该测温系统经过多次测试，工作稳定可靠，体积小、集成度高、灵敏度高、响应时间短、抗干扰能力强等特点。此外该系统成本低廉，器件均为常规元件，有很高的工程价值。如稍加改动，该系统可以很方便地扩展为集温度测量、控制为一体的产品，具有一定工程应用价值。如对该系统进一步扩展，还可以实现利用USB协议标准与PC机