一种基于SWC的数字温度计的设计

　　环境温度对工业、农业、商业和人们的日常生活都有很大的影响,而温度的测量也就成为人们生产生活中一项必不可少的工作。传统的测温仪测量费时,准确度也较低,本文采用SWC温度传感器设计了一种数字测温仪,利用他可以快速、准确地测得温度。

　　1　设计思想

　　该测温仪由数字式温度传感器、单稳态定时电路、计数电路、译码与LED数码管显示电路等组成。测温范围为0~50℃,精度为0·1℃,数字显示。根据SWC数字式温度传感器的测温原理,将温度转换为数字量,以其输出的串行脉冲个数表示其所测温度数。标定每个脉冲表示0·1℃的温度增量,则0~50℃应对应输出0~500个脉冲,他的转换速度应小于50 ms,电源电压为12 V。定时电路产生的定时宽度为50 ms的闸门脉冲电压,一路经微分电路对计数器进行清零,另一路直接加至数字式温度传感器SWC的K端,温度采集驱动后,即输出串行脉冲,经放大电路放大后,计数电路对其进行计数,再经译码器译码输出驱动共阴极LED数码管,进行动态显示。设计原理图如图1所示。

　　2　电路设计

　　2.1　单稳态触发电路

　　该电路主要由NE555和R2,C1等组成,如图2所示。其阈值电平Vth1=2VDD/3=9 V,触发电平Vth2= VDD/3=4 V。接通电源后,+VDD经R1加到2脚,使V2=VDD>Vth2,而定时电容C1的电压为零,使V6=0< Vth1,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V6=0< Vth1,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=0<Vth2,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　温度采集电路设计

　　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,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。

　　2.3　计数电路设计

　　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1 ms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。