環(huán)境溫度對工業(yè)、農業(yè)、商業(yè)和人們的日常生活都有很大的影響，溫度測量已經(jīng)成為人們生產(chǎn)和生活中必不可少的工作。傳統溫度計測量需要時(shí)間，準確度低。本文采用SWC溫度傳感器設計了a 數字溫度計，可快速、準確地測量溫度。

1設計理念

溫度計由數字溫度傳感器、單穩態(tài)計時(shí)電路、計數電路、解碼和發(fā)光二極管數碼管顯示電路等組成。溫度測量范圍為0 ~ 50℃，精度為0.1℃，數字顯示。根據SWC數字溫度傳感器的溫度測量原理，溫度轉換成數字量，溫度測量程度用輸出的串行脈沖數表示。校準每個(gè)脈沖代表0.1℃的溫度增量，然后在0 ~ 50℃對應輸出0 ~ 500個(gè)脈沖，其轉換速度應小于50毫秒，電源電壓應為12 v。定時(shí)電路產(chǎn)生的定時(shí)寬度為50毫秒的柵極脈沖電壓，其一路通過(guò)差分電路清零計數器，另一路直接施加到數字型溫度傳感器SWC的K端。溫度采集和驅動(dòng)后，輸出串行脈沖。經(jīng)放大電路放大后，計數電路計數，然后解碼器解碼輸出，驅動(dòng)公共陰極發(fā)光二極管數碼管動(dòng)態(tài)顯示。設計原理圖如圖1所示。

2電路設計

2.1單穩態(tài)觸發(fā)電路

電路主要由NE555和R2、C1等組成。如圖2所示。其閾值電平Vth1=2VDD/3=9 V，觸發(fā)電平Vth2=VDD/3=4 V。接通電源后，通過(guò)R1將+VDD添加到引腳2，使V2 = VDD >；Vth2，而定時(shí)電容器C1的電壓為零，使得V6=0

。同時(shí)，當+VDD通過(guò)R2對C1充電時(shí)，Vc1上升，使Vc1=V6=Vth1，定時(shí)器從置位狀態(tài)變?yōu)閺臀粻顟B(tài)，引腳3變?yōu)榈碗娖健?/p>

2.2溫度采集電路的設計

溫度采集電路由數字型溫度傳感器SWC和放大器VT1等組成。如圖3中虛線(xiàn)框所示。SWC數字型溫度傳感器，又稱(chēng)集成式數字脈沖式溫度探頭，是一種三端器件，控制線(xiàn)K、信號線(xiàn)S、公共線(xiàn)G，有上電啟動(dòng)和寬脈沖觸發(fā)兩種模式。一旦k線(xiàn)通電或寬脈沖觸發(fā)，復位時(shí)間Td后，信號線(xiàn)將輸出一系列脈沖，每個(gè)脈沖增量為0.1℃，脈沖數為測量溫度的數字?？梢灾貜蛦?dòng)SWC，以實(shí)現對測量溫度的連續采樣。在該電路中，使用寬脈沖觸發(fā)器。當50 ms的柵極脈沖電壓(NE555的輸出)加到SWC的k端時(shí)，它被啟動(dòng)。輸出串行脈沖經(jīng)VT1放大后，加到MC14553的11個(gè)引腳上進(jìn)行計數。

計數部分由一個(gè)3位動(dòng)態(tài)掃描計數器MC14553作為核心組成，如圖3所示。負沿觸發(fā)的內部三個(gè)BCD計數器以同步工作模式級聯(lián)在一起，每個(gè)BCD計數器輸出端都有一個(gè)4位鎖存器，可以隨時(shí)存儲計數值，并配合多通道轉換完成三組計數值的分時(shí)輸出。數字選擇器的輸出提供輸出同步信號，以完成動(dòng)態(tài)顯示模式。由于周期掃描周期通常約為1毫秒，這遠小于人類(lèi)視覺(jué)持續時(shí)間，因此可以獲得穩定的數字顯示。在圖3的電路中，計數器的11個(gè)引腳是計數端子。當處于高電平時(shí)，不能添加MC14553的12引腳標準脈沖。因此，在NE555的輸出通過(guò)由C3和R5組成的差分電路后，產(chǎn)生正尖峰脈沖電壓，計數器通過(guò)清零端的13個(gè)引腳清零。同時(shí)，MC14553鎖存器被釋放，并且數字傳感器SWC輸出的標準串行脈沖被計數。當11引腳再次輸入高電平時(shí)，計數器被鎖存，10引腳也處于高電平，計數器的數據被鎖存。這樣，在50毫秒的脈沖寬度內，顯示器可以顯示已知周期的標準脈沖計數。

2.4解碼和顯示電路設計

解碼和顯示電路如圖4所示。MC14511是一款具有鎖存/解碼/驅動(dòng)功能的BCD解碼器，屬于CMOS器件。其高電平輸出電流可達25 mA，可直接驅動(dòng)數碼管。SM4205是一種常見(jiàn)的陰極數碼管。由于計數器的輸出是BCD碼，MC14511鎖存并將其轉換為數碼管所需的驅動(dòng)信號，從而數碼管SM4205顯示BCD碼的值。

3安裝和調試

根據上述部件的示意圖，級聯(lián)電路并焊接電路板。接通電源并調試后，發(fā)現了兩個(gè)問(wèn)題。

(1)數碼管不顯示測量的溫度值。檢測后發(fā)現NE555的輸出波形失真，是由干擾引起的。因此，在電源的兩端增加了100μ。f和0.1μ的電解電容；f陶瓷介質(zhì)電容器通電后，再次進(jìn)行測試，發(fā)現干擾大大降低，這時(shí)數碼管也開(kāi)始顯示測得的溫度值。

(2)集成電路MC14511熱。so 47 &ω，連接MC14511和數碼管；的限流電阻由300ω替代；經(jīng)過(guò)多次測試，發(fā)現MC14511不再發(fā)熱，但這種電阻會(huì )發(fā)熱更多。經(jīng)過(guò)多次測試，該電阻被調整到3.3kω；從那以后一切都正常了。

為了與普通溫度計溫度測量進(jìn)行比較，將精度為0.1℃的溫度傳感探頭和水銀溫度計放在同一杯冷凍水中，接通12 V電源，按下觸摸開(kāi)關(guān)an，然后通過(guò)加熱水逐漸改變測量溫度，并在過(guò)程中記錄兩者的測量溫度值(見(jiàn)表1)。

與其他溫度計和溫度測量系統相比，該溫度測量?jì)x具有顯示直觀(guān)清晰、靈敏度高、功耗低、抗干擾能力強的優(yōu)點(diǎn)。另外，溫度測量?jì)x不易損壞，成本低。如果配有特殊的連接插件或傳感器導線(xiàn)的長(cháng)度加長(cháng)，就可以實(shí)現多點(diǎn)或長(cháng)距離的溫度測量。該溫度計可廣泛用于溫室、溫室、客廳、汽車(chē)、空調出風(fēng)口等環(huán)境的溫度測量。

“SWC數字溫度計設計 ”本文地址，轉載請勿刪除！http://www.peterleaks.com/gynews/1642.html