多点温度监控系统设计.pdf

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多点温度监控系统的设计
一、设计任务与要求

根本局部

1、主机可监控不少于3个点的温度变化，轮流显示各点温度；

2、温度测量精度±2℃；

3、显示器分两段，第一段1位十进制数，显示测温点号；第二段2位十

进制数，显示对应点的测量温度；

4、所连接的测温点中只要有任何一个测量点的温度到达高温值时应给出

报警信号，当所有点的温度值降低到平安值后，停顿报警。

发挥局部

1、温度传感器可在热敏电阻或集成温度传感器之间选择一种。无论选择

哪一种，都不采用A/D转换器进展信号变换

2、温度测量精度±1℃。

3、具有温度传感器失效判断与显示功能。

4、其他功能，尽量考虑降低本钱。
二、方案设计与论证

通过温度传感器LM35将温度转换成电压信号,经模拟开关，A/D转换，七

段译码通过数码管显示温度数值；信号放大比拟后通过蜂鸣器实现报警。

LM35

电压模拟A/D7段数码
跟随开关转换译码管
LM35

LM35
7段数码
译码管

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计数器上电复位

振荡器

电压电压
放大比拟
电压电压或门信号蜂鸣
放大器
放大比拟
电压电压
三、单元电路设计与参数计算放大比拟

(1)温度传感器
采用集成温度传感器LM35，其输出电压和温度线性成正比，其灵敏度为10.0mV/℃，0℃
时，输出电压为0V。
〔2)温度输出显示局部
计数器输出作为模拟开关的地址对三个传感器的电压信号进展选通，模拟开关输出经过

A/D转换〔MC14433〕输出。输出经过七段译码器译码后接数码管显示，DS2，DS3选

通个位与十位，三极管Q2、Q3用于提高DS2、DS3驱动能力。
（3）测温点显示和计数器局部
1、振荡器
计数器的clk信号由555接成的多谐振荡器产生，由于循环显示各测量点的温度时，不
能太快，否则肉眼无法分辨，因此选用两个1M的电阻，一个1uF的电容，振荡周期
为
T=(R42+2R20)C2·ln2

=2.08s

2、计数器

三进制计数器由74ls160置数得到，计数器的输出经7段译码后接数码管显示。为减

少芯片的使用，降低本钱，同时考虑到数字电路噪声容限很大的特点，此处的四输入与

门采用四个二极管和一个上拉电阻得到，由于实验室没有找到专门的反相器芯片，因此

采用带有四个二输入或非门的74HC02代替。
3、上电复位
上电复位采用电阻和电容串联产生一短暂的低电平给计数器的load端口，由于
74ls160是同步置位的，因此低电平的时间不能太短。选取的充电电容为22uF，串联
电阻为100k，因此时间常数

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RC=2.2s

大于振荡周期。

由于还有一个空闲的运放没有使用，为充分使用资源，同时实现复位时间可调，采
用将电容产生的复位电压与运放构成电压比拟器，这样就可以通过调节比拟电压来调节
上电复位的时间。
同样采用二极管与上拉电阻的方法构成二输入与门，使上电复位信号为高电平时，
计数置位信号也能控制74ls160的置位端。

计数置
位信号

74ls160
load端

上电复
位信号

（4）超温报警局部
由于即使室温为20℃，传感器的输出电压也只有20*10mV=0.2V，不便于比拟，因此先
将传感器的输出电压做一个同相比例放大。电压信号放大十倍后与3V〔设定报警温度为
30℃〕的基准电压比拟，经过或门，再经三极管驱动放大后接蜂鸣器实现报警功能。
四、总原理图及元器件清单

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1.总原理图

2．元件清单

温度传感器：LM35×3

集成运放：LM358×5

电位计：3296×5

模拟开关：HCF4051

A/D转换器：MC14433

十进制计数器：74ls160

或非门：74HC02

七段译码器：CC4511×2

555定时器：×1

一位共阴数码管：QH5011AS×3

三极管：D331×3

二极管：IN407GW×9

蜂鸣器：×1

电容：0.01uF×1，0.1uF×2，1uF×1，22uF×1

电阻：100×14，1k×2，3k×3，5k×2，10k×4，27k×3，100k×4，300k×5，

470k×1,1Mk×2
五、安装与调试

由于整体电路比拟复杂，调试也是分模块进展的。初次上电时没有任何反响，

后来经过逐步推理，找出电路中存在的问题。

电路调试中遇到的问题：

1.初次上电时因粗心将传感器接反，导致传感器发热。经仔细检查后排除了

错误，将传感器接好。

2.由于555有一个起振的时间，而且还比拟长〔根据设计大约有2至3秒〕

因此在clk信号没有到达时，显示测量点的数码管是没有显示的。由于担忧电路

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有问题，上电时间太长会烧毁电路，因此前几次上电都未能看到现象。

3.当数码管有了显示之后