温度采集器的课程设计.doc

摘 要 现代社会科学技术的发展可以说是突飞猛进，很多传统的东西都被成本更低、功能更多使用更方便的电子产品所替代，尤其是单片机等集成电路的发展使很多电子产品都能比较容易的实现数字化智能化控制。本课程设计是温度传感器采用 LM35 的环境温度简易测控系统，用于替代传统的低精度、不易读数的温度计。本系统采用三位数码显示，直观方便。显示精度为 1，可检测温度范围 0150，完全能够满足生活以及普通生产中环境温度的测控需求，并且拥有响应速度快、省电等优点。但是本系统采用 ADC0804单路转换，抗干扰能力稍弱。但系统预留了足够的扩展空间，并提供了简单的扩展方式供参考，实际使用中可根据需要改成多路转换，既可以增加湿度等测控对象，也能减少外界因素对系统的干扰。目 录1.设计内容及要求12. 方案论证12.1 温度传感器12.2译码显示电路12.2.1 显示12.2.2 数码管驱动12.3 AD转换器的选择22.4 放大器的选择23. 单元电路设计、参数计算和器件选择23.1 单元电路设计及参数计算23.1.1 LM35温度传感器电路23.1.2 TL082放大电路33.1.3 NE55543.1.4 AD转换电路53.1.5 ROM电路53.1.6 译码显示电路63.2 器件选择63.2.1 温度传感器的选择63.2.2 AD转换的选择103.2.3 程序存储器ROM的选择143.2.4 数码管的选择153.2.5 NE555173.2.6 TL082194. 组装、调试204.1 软件调试204.2 硬件调试204.2.1 使用的主要仪器和仪表204.2.2 调试电路的方法和技巧214.2.3 测试的数据和波形并与计算结果比较分析214.2.4 调试中出现的故障、原因及排除方法215. 设计总结215.1 设计的收获和体会215.2 今后的改进意见22参考文献23附录24附录 图纸24附录 元件清单25附录III程序代码261.设计内容及要求 设计并制作一个温度测量与显示系统，基本原理如图1-1所示。具体要求如下： 图1-1 温度采集系统框图 （1）被测温度范围099C；（2）显示测量的温度值，精度不低于1C。 参考元器件：LM35/45，OP07/NE5532/TL082，AT28C16，CD4511。 说明：测试时验证环境温度和90C热水的测量值。2. 方案论证2.1 温度传感器LM35有两种供电模式：单电源模式和正负双电源的供电模式。正负双电源的供电模式可提供负温度的量测；两种接法的静止电流-温度关系，在静止温度中自热效应低(0.08)，单电源模式在25下静止电流约50A，工作电压较宽，可在420V的供电电压范围内正常工作非常省电。由于本温度测量系统不需要测量负温度，故采用单电源模式2.2译码显示电路2.2.1 显示方案一：采用7段LED数码管。LED数码管使用LED模组作为背光源，具有耗电低、配置灵活、线路简单、安装方便、耐转动、价格低廉且寿命长等优点。方案二：采用LCD数码管。LCD数码管使用“CCFL（冷阴极荧光管）”作为背光源，CCFL灯管的发热量大，耗电高，老化较快，LCD发光不稳定均匀、功耗大，含有害化学物质等但价格相对便宜。LED在亮度、功耗、可视角度和刷新速率等方面，都更具优势。LED与LCD的功耗比大约为1:10，而且更高的刷新速率使得LED在视频方面有更好的性能表现，可提供宽达160的视角，故采用方案一。2.2.2 数码管驱动方案一：选用CD4511译码驱动芯片。CD4511能够提供较大的上拉电流，可直接驱动数码管方案二：利用单片机本身的上拉电阻，虽然外围电路简单，但灌电流和数码管驱动电流不可兼得，即流过数码管电流满足要求，则灌电流会超出单片机的承受极限；灌电流在单片机允许范围内，则流过数码管电流过小。故该方案驱动能力较弱。为使数码管足够亮，选方案一。2.3 AD转换器的选择方案一：DC0809是采样频率为8位的、以逐次逼近原理进行模数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8个单断模拟输入信号中的一个进行A/D转换。ADC0808/ADC0809是单片、CMOS、逐次比较,a位模/数变换器。片内包含s位模/数变换器、通道多路转换器与微制器兼容的控制逻辑。8通道多路转换器能直接连通8个单端模拟信号中的仟何一个。由于ADC0808/ADC0809设计时考虑到若干种模/数变换技术的长处，所以该芯片非常适用于过程控制、微控制器输人通道的接口电路、智能仪器和机床控制等领域。方案二：ADC0804是属于连续渐进式（SuccessiveApproximationMethod）的A/D转换器，这类型的A/D转换器除了转换速度快（几十至几百us）、分辨率高外，还有价钱便宜的优点，普遍被应用于微电脑的接口设计上。ADC0804与ADC0809都是8位A/D转换器.多数功能都一样.只不过ADC0804是单路的. ADC0809是8通道多路开关8位A/D转换器.根据不本次试验，选择方案二。2.4 放大器的选择TL082是一通用的J-FET双运算放大器。其特点是：a. 较低的办入偏置电压和偏置电流；b. 输出设有短路保护电路；c. 输入级具有较高的输入阻抗；d. 内建频率补偿电路；e. 较高的压摆率:16V/us(典型值);f. 最大工作电压：Vccmax=+/-18V.故选择TL082为放大运算。3. 单元电路设计、参数计算和器件选择3.1 单元电路设计及参数计算3.1.1 LM35温度传感器电路 正负双电源的供电模式可提供负温度的量测；两种接法的静止电流-温度关系，在静止温度中自热效应低(0.08)，单电源模式在25下静止电流约50A，工作电压较宽，可在420V的供电电压范围内正常工作非常省电。由于本温度测量系统不需要测量负温度，故采用单电源模式，由于LM35的工作电流小于133uA，故需要在电源与LM35之间接入电阻，电阻阻值R=5/13310uA约为43K。故LM35电路图如下所示图3-1 LM35电路图3.1.2 TL082放大电路 图3-2 TL082电路图3.1.3 NE555 图3-3 N5555电路图多谐振荡器多谐振荡器又称为无稳态触发器，它没有稳定的输出状态，只有两个暂稳态。在电路处于某一暂稳态后，经过一段时间可以自行触发翻转到另一暂稳态。两个暂稳态自行相互转换而输出一系列矩形波。多谐振荡器可用作方波发生器。接通电源后，假定是高电平，则T截止，电容C充电。充电回路是VCCR1R2C地，按指数规律上升，当上升到时（TH、端电平大于），输出翻转为低电平。是低电平，T导通，C放电，放电回路为CR2T地，按指数规律下降，当下降到时（TH、端电平小于），输出翻转为高电平，放电管T截止，电容再次充电，如此周而复始，产生振荡，经分析可得输出高电平时间 T=(R1+R2)Cln2输出低电平时间T=R2Cln振荡周期 T=(R1+2R2)Cln输出方波的占空比3.1.4 AD转换电路 图3-3 ADC0804电路图3.1.5 ROM电路 图3-5 ROM电路图3.1.6 译码显示电路 图3-5 译码显示电路图电路设计中数码管采用共阴极数码管，在数码管与CD4511之间加入电阻保护数码管，以防数码管被烧坏，并且确保数码管的亮度最佳。因为是共阴极数码管，所以公共端接地。3.2 器件选择3.2.1 温度传感器的选择 LM35是一种得到广泛使用的温度传感器。由于它采用内部补偿，所以输出可以从0开始。LM35有多种不同封装型式。在常温下，LM35 不需要额外的校准处理即可达到 1/4的准确率。其电源供应模式有单电源与正负双电源两种，其引脚如图一所示，正负双电源的供电模式可提供负温度的量测；两种接法的静止电流-温度关系，在静止温度中自热效应低(0.08)，单电源模式在25下静止电流约50A，工作电压较宽，可在420V的供电电压范围内正常工作非常省电。工作电压430V，在上述电压范围以内，芯片从电源吸收的电流几乎是不变的（约50A），所以芯片自身几乎没有散热的问题。这么小的电流也使得该芯片在某些应用中特别适合，比如在电池供电的场合中，输出可以由第三个引脚取出，根本无需校准。 目前，已有两种型号的LM35可以提供使用。LM35DZ输出为0100，而LM35CZ输出可覆盖40110，且精度更高，两种芯片的精度都比LM35高，不过价格也稍高。图3-1 LM35封装规格参数1、工作电压：直流430V；2、工作电流：小于133A3、输出电压：+6V-1.0V4、输出阻抗：1mA负载时0.1；5、精度：0.5精度（在+25时）；6、漏泄电流：小于60A；7、比例因数：线性+10.0mV/；8、非线性值：1/4；9、校准方式：直接用摄氏温度校准；10、额定使用温度范围：-55+150。11、引脚说明：电源负GND；电源正VCC；信号输出S；传感器参数供电电压35V到-0.2V输出电压6V至-1.0V输出电流10mA指定工作温度范围LM35A -55 to +150LM35C, LM35CA -40 to +110LM35D 0 to +100 表3-1 LM35电气特性表 45555特别y表Parameter 参数Conditions条件LM35ALM35CAUnits (Max.)单位Typical 典型Tested Limit 测试极限(注4)Design Limit设计极限(注5)Typical典型Tested Limit 测试 极限(注4)Design Limit设计极限(注5)Accuracy 精度（注7 ）TA=+250.20.5-0.20.5-TA=100.3-0.3-1.0TA=TMAX0.41.0-0.41.0-TA=TMIN0.41.0-0.4-1.5Nonlinearity非线性(注8)TMINTATMAX0.18-0.350.15-0.3Sensor Gain传感器增益(Average Slope)平均斜率TMINTATMAX+10.0+9.9,-+10.0-+9.9mV/-+10.1-+10.1Load Regulation 负载调节(注3) 0IL1mATA=+250.41.0-0.41.0-mV/mATMINTATMAX0.5-3.00.5-3.0mV/mALine Regulation 线路调整（ 注3)TA=+250.010.050.010.05-mV/V4VVS30V0.02-0.10.020.1mV/VQuiescent Current 静态电流(注9)VS=+5V, +255667-5667-AVS=+5V105-13191-114AVS=+30V, +2556.26856.268-AVS=+30V105.513391.5-116AChange of Quiescent Current 变化静态电流(注3)4VVS30V, +250.21.0-0.21.0-A4VVS30V0.5-2.00.52.0ATemperatureCoefficienof Quiescent Current 静态电流/温度系数-+0.39-+0.5+0.39-+0.5A/Minimum Temperature for Rated Accuracy 最低温度 额定精度In circuit of Figure 1,IL=0+1.5-+2.0+1.5-+2.0Long Term Stability 长期稳定性T J=TMAX,for 1000 hours0.08-0.08-该系统说采用的温度传感器是用National Semiconductor所生产的LM35，其输出电压与摄氏温标呈线性关系，转换公式如式(1)。0时输出为0 V，每升高1 ，输出电压增加10 mV。LM35有多种不同封装型式。在常温下，LM35不需要额外的校准处理即可达到14的准确率。其电源供应模式有单电源与正负双电源2种，其接脚如图2，图3所示，正负双电源的供电模式可提供负温度的量测，单电源模式在25 下静止电流约50A，工作电压较宽，可在420 V的供电电压范围内正常工作非常省电。可以提供14的室温常用精度。Vout_LM35(T)=10T (1) 接下来实际对LM35进行测试，测试使用单电源模式，并且将输出已非反相放大器放大10倍，以10 Hz的频率记录放大后的电压值，得到如图4的温度时间图。3.2.2 AD转换的选择 1、A/D转换概念：即模数转换（Analog to Digital Conversion），输入模拟量（比如电压信号），输出一个与模拟量相对应的数字量（常为二进制形式）。例如参考电压VREF为5V，采用8位的模数转换器时，当输入电压为0V时，输出的数字量为0000 0000，当输入的电压为5V时，输出的数字量为1111 1111。当输入的电压从从0V到5V变化时，输出的数字量从0000 0000到1111 1111变化。这样每个输入电压值对应一个输出数字量，即实现了模数转换。2、分辨率概念：分辨率是指使输出数字量变化1时的输入模拟量，也就是使输出数字量变化一个相邻数码所需输入模拟量的变化值。分辨率与A/D转换器的位数有确定的关系，可以表示成FS / 2 n 。FS表示满量程输入值，n为A/D转换器的位数。例如，对于5V的满量程，采用4位的ADC时，分辨率为5V/16=0.3125V (也就是说当输入的电压值每增加0.3125V，输出的数字量增加1)；采用8位的ADC时，分辨率为5V/25619.5mV（也就是说当输入的电压值每增加19.5mV，则输出的数字量增加1）；当采用12位的ADC时，分辨率则为5V/40961.22mV（也就是说当输入的电压值每增加1.22mV ，则输出的数字量增加1）。显然，位数越多,分辨率就越高。ADC0804主要技术指标如下：(1) 高阻抗状态输出(2) 分辨率：8 位(0255)(3) 存取时间：135 ms(4) 转换时间：100 ms(5) 总误差：-1+1LSB(6) 工作温度：ADC0804C为0度70度；ADC0804L为-40 度85 度(7) 模拟输入电压范围：0V5V(8) 参考电压：2.5V(9) 工作电压：5V(10) 输出为三态结构 图3-73、 ADC0804引脚功能: 图3-8 ADC0804引脚图CS：芯片片选信号，低电平有效。即=0时,该芯片才能正常工作，高电平时芯片不工作。在外接多个ADC0804芯片时，该信号可以作为选择地址使用，通过不同的地址信号使能不同的ADC0804芯片，从而可以实现多个ADC通道的分时复用。WR：启动ADC0804进行ADC采样，该信号低电平有效，即信号由低电平变成高电平时，触发一次ADC转换。RD：低电平有效，即=0时，DAC0804把转换完成的数据加载到DB口，可以通过数据端口DB0DB7读出本次的采样结果。VIN（+）和VIN（-）：模拟电压输入端，单边输入时模拟电压输入接VIN（+）端，VIN（-）端接地。双边输入时VIN（+）、VIN（-）分别接模拟电压信号的正端和负端。当输入的模拟电压信号存在“零点漂移电压”时，可在VIN（-）接一等值的零点补偿电压，变换时将自动从VIN（+）中减去这一电压。VREF/2：参考电压接入引脚，该引脚可外接电压也可悬空，若外接电压，则ADC的参考电压为该外界电压的两倍，如不外接，则VREF与Vcc共用电源电压，此时ADC的参考电压即为电源电压Vcc的值。CLK IN和CLK R：外接RC振荡电路产生模数转换器所需的时钟信号，时钟频率CLK = 1/1.1RC，一般要求频率范围100KHz1460KHz。AGND和DGND：分别接模拟地和数字地。 INTR：转换结束输出信号，低电平有效，当一次A/D转换完成后，将引起=0，实际应用时，该引脚应与微处理器的外部中断输入引脚相连（如51单片机的，脚），当产生信号有效时，还需等待=0才能正确读出A/D转换结果，若ADC0804单独使用，则可以将引脚悬空。DB0DB7：输出A/D转换后的8位二进制结果。补充说明：ADC0804片内有时钟电路，只要在外部“CLK IN（引脚4）”和“CLKR（引脚19）”两端外接一对电阻电容即可产生A/D转换所要求的时钟，其振荡频率为fCLK1/1.1RC。其典型应用参数为：R=10K，C=150PF，fCLK640KHz，转换速度为100。若采用外部时钟，则外部fCLK可从CLK IN 端送入，此时不接R、C。允许的时钟频率范围为100KHz1460KHz。4、ADC0804工作过程图3-9ADC0804的工作时序图(Timing Diagrams)由图可见，实现一次ADC转换主要包含下面三个过程：1. 启动转换：由图6中的上部“FIGURE 10A”可知，在信号为低电平的情况下，将引脚先由高电平变成低电平，经过至少tW(WR)I 延时后，再将引脚拉成高电平，即启动了一次AD转换。 注：ADC0804使用手册中给出了要正常启动AD转换的低电平保持时间tW(WR)I的最小值为100ns,即拉低后延时大于100ns即可以，具体做法可通过插入NOP指令或者调用delay()延时函数实现，不用太精确，只要估计插入的延时大于100ns即可。2延时等待转换结束：依然由图6中的上部“FIGURE 10A”可知，由拉低信号启动AD采样后，经过1到8个Tclk+INTERNAL Tc延时后，AD转换结束，因此，启动转换后必须加入一个延时以等待AD采样结束。注：手册中给出了内部转换时间“INTERNAL Tc”的时间范围为6273个始终周期，因此延时等待时间应该至少为8+73=81个时钟周期。比如，若R为150K, C为150pF，则时钟频率为Fclk=1/1.1RC=606KHz,此时钟周期约为Tclk=1/Fclk=1.65us。所以该步骤至少应延时81*Tclk=133.65us. 具体做法可通过插入NOP指令或者调用delay()延时函数 实现，不用太精确，只要估计插入的延时大于133.65us即可。3.读取转换结果：由图3-8的下部“FIGURE 10B”可知，采样转换完毕后，在信号为低的前提下，将脚由高电平拉成低电平后，经过tACC的延时即可从DB脚读出有效的采样结果。注：手册中给出了tACC的典型值和最大值分别为135ns和200ns，因此将引脚拉低后，等待大于200ns后即可从DB读出有效的转换结果。具体做法可通过插入NOP指令或者调用delay()延时函数实现，不用太精确，只要估计插入的延时大于200ns即可。对采样值进行运算变换，换算出实际的滑动变阻器输入电压值。对采样值进行运算变换，换算出实际的滑动变阻器输入电压值。对于任何一个A/D采样器而言，其转换公式如上：:输入ADC的模拟电压值。：ADC转换后的二进制值。本试验的ADC0804为八位。：ADC能够表示的刻度总数。ADC0804为八位ADC,因此：ADC参考电压值，本试验ADC0804的被设置为5V因此，对于本试验，转换公式为： 3.2.3 程序存储器ROM的选择2KB的EEPROM，存储器，主要用于存储程序和表格数据。图3-10 AT28C16引脚图Intel AT28C16的容量为2KB，是24引脚双列直插式芯片，最大读出时间为250ns，单一5V电源供电，其引脚信号如图3-11所示。A11A0（address inputs）：地址线，可寻址4KB的存储空间，输入，与系统地址总线相连。 D7D0（data bus）：数据线，8位，双向，编程时做数据输入线，读出时做数据输出线，与系统数据总线相连。/VPP（output enable/programming voltage）：当该引脚是低电平时，为读出允许信输入，与统读信号相连；当该引脚是高电平时，为编程电压输入端，12.5V。（chip enable）：片选信号，输入，低电平有效，与地址译码器输出相连。VCC：5V电源。 GND：信号地。 AT28C16的操作方式 ：有读出、待用、编程、编程禁止、输出禁止和Intel 标识符六种操作方式 读出：将芯片内指定单元的内容输出。此时和为低电平，VCC接5V，数据线处于输出状态。 待用：此时为高电平，数据线呈现高阻状态，2732A处于待用状态，且不受的影响。在待用方式下，工作电流从125mA降到35mA。 编程：将信息写入芯片内。此时，/VPP接21V的编程电压，输入宽度为50ms的低电平编程脉冲信号，将数据线上的数据写入指定的存储单元。编程之后应检查编程的正确性，当/VPP和都为低电平时，可对编程进行检查。 编程禁止：当/VPP引脚接+21V电压，为高电平时，处于不能进行编程方式，数据输出为高阻状态。 Intel标识符：当A9引脚为高电平，和引脚为低电平时，处于Intel标识符方式，可从数据线上读出制造厂和器件类型的编码3.2.4 数码管的选择 CD4511是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码七段码译码器，特点：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动LED显示器。CD4511 是一片 CMOS BCD锁存/7 段译码/驱动器，引脚排列如图 2 所示。其中a b c d 为 BCD 码输入，a为最低位。LT为灯测试端，加高电平时，显示器正常显示，加低电平时，显示器一直显示数码“8”，各笔段都被点亮，以检查显示器是否有故障。BI为消隐功能端，低电平时使所有笔段均消隐，正常显示时， B1端应加高电平。另外 CD4511有拒绝伪码的特点，当输入数据越过十进制数9(1001)时，显示字形也自行消隐。LE是锁存控制端，高电平时锁存，低电平时传输数据。ag是 7 段输出，可驱动共阴LED数码管。另外，CD4511显示数“6”时，a段消隐；显示数“9”时，d段消隐，所以显示6、9这两个数时，字形不太美观 图3是 CD4511和CD4518配合而成一位计数显示电路，若要多位计数，只需将计数器级联，每级输出接一只 CD4511 和 LED 数码管即可。所谓共阴 LED 数码管是指 7 段 LED 的阴极是连在一起的，在应用中应接地。限流电阻要根据电源电压来选取，电源电压5V时可使用300的限流电阻。用CD4511实现LED与单片机的并行接口方法如下图： 图3-11 图3-12 CD4511 引 脚 图BI：4脚是消隐输入控制端，当BI=0 时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。LT：3脚是测试输入端，当BI=1，LT=0 时，译码输出全为1，不管输入 DCBA 状态如何，七段均发亮，显示“8”。它主要用来检测数码管是否损坏。 LE：锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。 LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。A1、A2、A3、A4、为8421BCD码输入端。 a、b、c、d、e、f、g：为译码输出端，输出为高电平1有效。 CD4511的内部有上拉电阻，在输入端与数码管笔段端接上限流电阻就可工作。3.2.5 NE555555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555 定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图 2.9.1 和图 2.9.2 所示。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 C1 的同相输入端的电压为 2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 C2 的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 C1 的输出为 0，C2 的输出为 1，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。引脚功能1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3 18V。一般用5V。3脚：输出端Vo2脚：低触发端6脚：TH高触发端4脚：是直接清零端。当此端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01F电容接地，以防引入干扰。7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器A1、A2基准电压分别为的情况下，555时基电路的功能表如表3-2示。表3-2 555定时器的功能表清零端高触发端TH低触发端Q放电管T功能00导通直接清零101x保持上一状态保持上一状态1101截止置11001截止置11110导通清零应用介绍（1）构成施密特触发器，用于TTL系统的接口，整形电路或脉冲鉴幅等；（2）构成多谐振荡器，组成信号产生电路；如下图，振荡周期： T=0.7（R1+2R2）C 图3-13（3）构成单稳态触发器，用于定时延时整形及一些定时开关中。555应用电路采用这3种方式中的1种或多种组合起来可以组成各种实用的电子电路，如定时器、分频器、脉冲信号发生器、元件参数和电路检测电路、玩具游戏机电路、音响告警电路、电源交换电路、频率变换电路、自动控制电路等。多谐振荡器多谐振荡器又称为无稳态触发器，它没有稳定的输出状态，只有两个暂稳态。在电路处于某一暂稳态后，经过一段时间可以自行触发翻转到另一暂稳态。两个暂稳态自行相互转换而输出一系列矩形波。多谐振荡器可用作方波发生器。图3-14接通电源后，假定是高电平，则T截止，电容C充电。充电回路是VCCR1R2C地，按指数规律上升，当上升到时（TH、端电平大于），输出翻转为低电平。是低电平，T导通，C放电，放电回路为CR2T地，按指数规律下降，当下降到时（TH、端电平小于），输出翻转为高电平，放电管T截止，电容再次充电，如此周而复始，产生振荡，经分析可得输出高电平时间 T=(R1+R2)Cln2输出低电平时间T=R2Cln振荡周期 T=(R1+2R2)Cln输出方波的占空比3.2.6 TL082TL082是一通用的J-FET双运算放大器。其特点是：g. 较低的办入偏置电压和偏置电流；h. 输出设有短路保护电路；i. 输入级具有较高的输入阻抗；j. 内建频率补偿电路；k. 较高的压摆率:16V/us(典型值);l. 最大工作电压：Vccmax=+/-18V. 图3-16 TL082引脚图 表3-3引脚功能4. 组装、调试4.1 软件调试本设计的调试电路在 Proteus 中搭建，因为 Proteus 中默认已经为单片机和A/D 转换器件设置了电源、接地、晶振、复位等电路，所以在搭建电路时这些电路并未重新搭建。图4-14.2 硬件调试4.2.1 使用的主要仪器和仪表万用表一个，信号发生器一台，示波器一台4.2.2 调试电路的方法和技巧1 用万用表检查数码管是否可用，每段数码管能否被点亮2 用万用表检查电路是否短路3 用示波器检测NE555是否正常工作4 有信号发生器提供5V电源，上电检查4.2.3 测试的数据和波形并与计算结果比较分析1. NE555的测量波形如下所示 图4-22.在上电的过程中LM35一直发热，刚上电几秒钟，LM35就非常烫，测量LM35的工作电流过大，再次查看LM35的使用手册才注意到，其工作电流小于133uA,故在LM35与电源直接加入限流电阻约为43k欧姆。4.2.4 调试中出现的故障、原因及排除方法 在本设计的硬件调试中遇到的最麻烦的一个问题是仿真环境中 ALE 并没有脉冲输出，调试时，A/D 器件始终不工作。而检查故障却一直围绕着电路的连线等地方进行，耗费了大量的时间。后来通过直接在实验箱上搭建电路，发现 A/D器件能正常工作。经检查终于发现了这个问题，再直接接入一个 500KHz 时钟信号后问题得到了解决。A/D 器件已经能正常工作，但是显示的数字却杂乱无章，调节温度输入时显示的数字根本不连续，且毫无规律。经查看相关资料找到了问题，将 AT28C16 的P0.0P0.7 分别与 A/D 的 OUT7OUT0 相连，即高位连低位。以及将CD4511元器件接反，最后改正过来显示即恢复正常。5. 设计总结5.1 设计的收获和体会 这次课程设计将单片机与传感器进行了结合，此外还接触了模数转换器件，只要采用不同的传感器，使用不同的 A/D转换器件，就能实现不同的功能，许多传统的模拟器件都能很容易的被数字化，这大大增强了我的学习兴趣。同时在调试中遇到的仿真环境里 ALE 无效的情况也使我意识到，学习不能过于依赖仿真软件等工具，基本硬件原理应熟练掌握。要善于将学到的知识联系起来以利于发现问题和解决问题。随着这次实训的结束，我们真正理解了理论联系实践的重要性。如果空有理论而没有实践，就像一件物品，知道了它的功能，但是不知道如何运用，这样便失去了它实用的价值。如果空有实践没有理论的支持，就像一辆汽车一直在行驶，却没有前进的方向，继续这样前进，那么前方将会是万丈深渊。21世纪，是一个飞速发展的年代，需要的是复合型人才。这就要求我们既要掌握丰富的理论基础，还要懂得如何将它们灵活的运用。 实训虽然结束了，但是要想在本专业有更高更远的发展，那么对于我们的考验才刚刚开始。我们会不断扩展自己的知识面，努力的进取，踏踏实实的走好今后的每一步。5.2 今后的改进意见 本课程设计的温度测控系统的精确度和测控范围已经能完全满足普通工业，生产以及生活环境温度的检测，但是由于使用的是模拟信号，在信号放大和 A/D转换中都会存在一定的干扰因素，且一旦如电源等参数发生变化就需要在程序中重新修改换算比例，显得不是很方便。所以如果能将温度传感器换成数字温度传感器，比如 DS1820，不仅电路搭建、程序编写会变得更方便，精确度、抗干扰能力也能得到较大的提升。鉴于本设计的温度测控系统主要在生活中检测环境使用。我觉得如果能再加入湿度、光线等传感器，AD转换器充分利用 ADC0809 的8路通道，或者采用一种温度传感器多路转换最后取平均值等方式提高精确度等都是十分有效的改进错所。参考文献1 曹天汉. 单片机原理与接口技术.电子工业出版社.20072 张大明. 单片机控制实训指导及综合应用实例.机械工业出版社.20083 陈晓文.电子线路课程设计.电子工业出版社 20074 刘伟.传感器实训教程.东南大学出版设.2003附录附录 图纸 附录 元件清单附录III程序代码:0A00000000010203040506070809C9:0A000A00101112131415161718191F:0A0014002021222324252627282975:0A001E0030313233343536373839CB:0A0028004041424344454647484921:0A0032005051525354555657585977:0A003C0060616263646566676869CD:0A0046007071727374757677787923:0A0050008081828384858687888979:0A005A0090919293949596979899CF:00000001FF