LM35和ICL7107

目录引言...............................................................................................................................-1-1系统方案设计...........................................................................................................-1-1.1设计说明及要求.......................................................................................-1-1.1.1设计说明.............................................................................................-1-1.1.2设计要求.............................................................................................-1-1.2方案1.............................................................................................................-2-1.3方案2.............................................................................................................-2-1.4方案3.............................................................................................................-2-1.5方案比较........................................................................................................-2-2单元电路设计.....................................................................................................-3-2.1工作原理......................................................................................................-3-2.2硬件电路设计..............................................................................................-3-2.2.1LM35传感器电路............................................................................-3-2.2.2A/D转换电路...................................................................................-4-2.2.3电阻衰减网络.....................................................................................-7-2.2.4数码管显示电路.................................................................................-7-2.2.5温度报警系统.....................................................................................-8-2.2.6系统总体电路图.................................................................................-9-3硬件电路制作.....................................................................................................-9-3.1altiumdesigner原理图设计...........................................................................-9-3.2altiumdesignerPCB制作..........................................................................-10-4系统测试...........................................................................................................-12-4.1环境温度的测量..........................................................................................-12-4.2加热后的温度测量......................................................................................-12-4.3报警温度的调节..........................................................................................-13-4.4测试结果......................................................................................................-14-4.5误差分析......................................................................................................-15-5结论与心得体会...................................................................................................-15-参考文献.............................................................................................................-15-附录.....................................................................................................................-16--1-引言温度计是工农业生产及科学研究中最常用的测量仪表之一。随着时代的进步和发展，数字温度计得到了迅速的发展。数字温度计的优点是准确度高，不易误读，分辨率高，特别是在测量小的温度变化时比较准确。数字温度计已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术。同时，随着传感器在生活中的更加广泛的应用，利用新型数字温度传感器实现对温度的测试与控制得到更快的开发，本文介绍了一种基于LM35温度传感器和ICL7107A/D转换器的温度检测及报警系统。该系统可以方便的实现温度采集和显示，并可根据需要任意设定上限报警温度，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。该系统设计和布线简单，结构紧凑，抗干扰能力强，在大型仓库、工厂、智能化建筑等领域的温度检测中有广泛的应用前景。1系统方案设计1.1设计说明及要求1.1.1设计说明数字温度计跟一般的信号采集系统一样，分温度采集、信号放大、A/D转换、驱动显示几个部分，数字温度计电路原理系统方框图，如图1.1所示。图1.1电路原理方框图1.1.2设计要求①设计数字温度计电路；温度采集电压放大A/D转换数码管驱动温度显示-2-②测量范围0℃~200℃；③组装、调试数字温度计电路；④画出数字温度计的电路图，写出总结报告；⑤选作内容：数字体温计。为实现该设计，达到相应的设计要求，本次设计中考虑了三种设计方案，三种设计方案中主要区别在于硬件电路和软件设计的不同，对于本设计，三种方案均能够实现，最后根据设计要求、可行性和设计成本的考虑选择了方案3，即利用LM35和ICL7107芯片实现温度的采集的温度的显示。根据整体原理框图，拟定以下几个方案。1.2方案1利用当前非常常用的数字式温度传感器DS18b20和单片机，DS18b20温度传感器集温度采集，AD转换于一体，只需单片机按照一定的时序读取其采集并转换后的温度即可。1.3方案2通过温度传感器LM35采集到温度信号，然后将电压信号送到3位半A/D转换器MCl4433，然后通过七段锁存—译码—驱动器CD4511进行译码，最后通过MC1413驱动显示器的a,b,c,d,e,f,g,七个发光段，进而驱动数码管显示温度。1.4方案3通过温度传感器LM35采集到温度信号，将采集的电压信号送到A/D转换器ICL7107。由于ICL7107集A/D转换和译码器于一体，可以直接驱动数码管。所以进而可以直接用ICL7107驱动数码管显示温度值。1.5方案比较初看方案1最为简单快捷，但由于本设计只是需要测量温度，期间没有太多的控制部分，用单片机控制器就显得小题大做了，浪费了资源，成本相对较高。所以方案一对本设计是不合适的。方案2思路清晰，完全按照电路原理系统方框图一步一步做，这样用到的芯片比较多，做起来要了解掌握的芯片较多，同时也给原理图设计及PCB设计带来了很大的困难。因此也是不合适的。-3-方案3思路也很清晰，但选择的芯片ICL7107集A/D转换和译码驱动于一体，可以直接驱动共阳数码管显示转换的模拟量。给原理图设计和PCB设计带来了极大的方便。成本较低，无需控制器，只需简单的外围电路即可实现。通过上述比较，方案3最为合适。因此本数字温度计的设计都是基于方案3设计的。2单元电路设计2.1工作原理数字温度计通过集成温度传感器LM35对温度进行采集，由于被测温度与输出电压近乎线性关系，由此关系只需确定输出电压就可以根据相应的线性关系确定当前被测环境的温度，因此测量温度的重点就转移到测量电压上来了，有环境温度根据线性关系转换而来的电压值属于模拟量，显然要用到A/D转换器将其转化为数字量，进而通过译码器和数码管显示器将实时电压值显示出来，实际上也就是将当前的被测物的温度表示了出来。而ICL7107就集AD转换和数码管驱动于一体，因此用这个芯片可以直接将模拟量转换为数字量并直接外接数码管显示。接下来在具体的硬件电路设计中将对数字温度计用到的核心的两个芯片即LM35和ICL7107作详细介绍。2.2硬件电路设计2.2.1LM35传感器电路