数字温度计设计思想
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。
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。
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1ms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。
译码与显示电路设计
译码与显示电路如图4所示,MC14511是具有锁存/译码/驱动功能的BCD译码器,属于CMOS器件,高电平输出电流可达25 mA,可直接驱动数码管。SM4205是共阴极数码管。由于计数器输出的为BCD代码,MC14511将其锁存后译成数码管所需要的驱动信号,使数码管SM4205显示出BCD码的数值。