无线数显温度计设计(编辑修改稿)

无线数显温度计设计(编辑修改稿)内容摘要：

率先进行 10 分频处理，使送入频率计的显示的频率为 255Hz，配合小数点的选择，此时我们看到的显示就是 ，正好与实际环境温度读数吻合。 2）时钟电路。 为简化电路，本论文直接从变压器的次级引入频率为 10Hz 的电网频率信号，经 IC1C 的整形、处理由其 10 脚输出 50Hz 的方波信号，再经IC2A 进行 10 分频后得到 5Hz 的标准信号作为计数控制电路的时钟信号。 由于这里的 5Hz 的时钟信号是决定本电路测量精度的关键，所以对于电网频率不是很稳定的地区，也可采用独立的 50Hz 时钟源为电路提供计数脉冲。 3）计数控制端和输出显示电路。 这是本电路的核心之一，实际上它是一个标准的频率计电路。 大多数频率计是通过检测单位时间（通常取 1s）内脉冲的个数来反映被测信号的频率。 下面分析其工作原理。 这里主要由 IC5(CD4553)、 IC6(CD4511)、 D6~D Q2~Q4 等组成计数、显示电路。 CD4553 是一片三位 BCD 计数器，该计数器的特点是只有一组 BCD码输出端，但通过内部分时控制可形成三位十进制数字显示。 三个负沿触发的 BCD 计数器一同步工作方式级联，每个 BCD 计数器输出端都有一个四位锁存器，通过 10 脚闭锁使能端（ LE）的控制，对计数结果加以储存或转送； LE 为高电平时，执行锁存； LE 为低电平时，执行送数。 锁存器与多路转换器配合，完 成三组 BCD 计数器计数值的分时输出（ Q0~Q3）。 数字选择输出（ DS1~DS3）提供与分时输出同步的控制 无线数显温度计 13 信号，用以形成动态显示方式，低电平有效。 即当 DS1 为低电平时，计数结果输出 Q0~Q3 通过多路转换器取得的是个位的计数值；当 DS2 为低电平时，取得的是十位的计数值；当 DS3 为低电平时，取得的是百位的计数值。 DS1~DS3 在任一时刻只有一个为低电平，并周期循环，形成一个三位时序信号。 芯片内部设置了一个扫描振荡器，用来产生扫描时钟脉冲，通过扫描器驱动多路转换器完成分时输出。 扫描振荡频率可由芯片第 4 交所接 的电容来设定，作为内部时钟；或由 4 脚直接输入外部时钟。 在12 脚的计数输入端设置了脉冲整形电路，因此对输入计数脉冲的边沿无特殊要求。 第 11 脚是时钟抑制端 Dis，当 Dis 端为高时，将输入计数脉冲禁止，从而保留原来的计数值。 13 脚为复位端 MR，当 MR 为高时，扫描振荡被禁止 ，扫描器被复位，数字选择输出端 DS1~DS3 均输出高电平使显示器消隐，同时还将三组 BCD 计数全部清零。 第 14 脚为溢出端。 当三组 BCD 计数器的计数值由“ 999”变为“ 000”时。 输出一个正脉冲，这主要用于级联。 IC6 为 BCD— 七段译码 ，驱动三个共阴的数码管。 R7~R1 R14 为数码管各字段和小数点的限流电阻。 由 IC4（ CD4017）组成时序控制电路，以完成频率计电路必需的 1s闸门、数据锁存、刷新、清零等过程。 电路的工作过程：当时钟脉冲到来时， IC4 开始计数。 从图 1 中 IC4的第一个脉冲开始分析，此时 IC4 的 7 脚（ Q3）输出高电平，由 C R3组成的微分电路使 IC5 被复位，同时 IC2B 的复位端 15 脚为高电平“ 1”，使 IC2B 各输出端为低电平“ 0”状态，无频率输出。 随后 IC4 的进位端12 脚为低电平，则 IC5 的时钟抑制端 11 脚也为低电平， 时钟抑制失效，计数闸门被打开。 同时， IC2B 的 9 脚也为低电平，由前面的分析可知，IC2B 此时会将 10 分频后的频率信号由 14 脚送至 IC5 的计数输入端 12脚， 1 秒钟（ 5 个 IC4 的 14 脚的脉冲）后， IC4 的 12 脚变回高电平， IC5的时钟抑制恢复工作，将输入计数脉冲禁止，计数闸门被关闭，同时保留计数值。 秒后， IC4 的 2 脚变为高电平，兼 IC1A 反相后，使 IC5的闭锁使能端 10 脚为低电平。 当 LE 为低电平时，执行送数；反之，执行锁存。 下图为 CD4553 的外 部引脚图如图 35， CD4017 工作时的波形图如图 36。 无线数显温度计 14 图 35 CD4553 外部引脚图 图 36 CD4017 工作波形 CD4 55 3Q0CIBCIADS3DS2DS1O.FQ3Q2Q1MRDISLECLOCK12345677654321 时钟脉冲（I C 4 的1 4 脚，5 H Z ）I C 4 的3 脚进位输出端 C 0 （I C 4 的 1 2 脚或 I C 5 的 1 3 脚）复位端M R （I C 5 的 1 3 脚）闭锁使能端L E （I C 5 的1 0 脚）I C 4 的2 脚I C 4 的7 脚送数刷新复位数据锁存1 . 8 秒计数( 1 秒)计数保持无线数显温度计 15 接收和温度显示电路电路参数与器件选择 本论文接收和温度显示电路中有分频电路、时钟电路、计数电路、输出显示电路。 本论文应用了以下几种芯片来完成接收与显示电路的功能。 施密特触发器 CD4093 的选择 无线数显温度计中接收模块收到发射信号以后，分理处表示温度量的频率信号需经过整形处理才能进入 10 分频电路，所以需要一个整形装置。 本论文采用的是 CD4093， CD4093 是由四个 2 输入端施密特触发器组成的，它的主要功能是对脉 冲波形整形，使脉冲的前沿后沿更陡直。 CD4093 还就有翻转特性，外接 R、 C 电路时还可形成单稳态、双稳态多谐振荡器。 CD4093 的工作参数为： 直流供电电压： +18VDC 输入电压： + 25℃ 15V 时：静态工作电流 分频电路 CD4518 的选择 在本电路中为了方便设计采用的显示电路为 3 位显示，考虑到一般温度精确到 ℃，为方便读数本论文采用了十分频电路。 本论文用于分频的电路为 CD4518。 CD4518 是一个双 BCD 同步加计数器，它的 10 脚 ENABLE 端 做计数脉冲输入， 9 脚 CLOCK 端成为计数使能端。 当 9 脚为低电平时， 10脚输入下降沿使计数器加 1；当 9 脚为高电平时， 10 脚脉冲不引起计数。 另外， 15 脚需要保持低电平状态，电路才会正常工作，因为 15 脚为清零端 R，当 R 端上加高电平或正脉冲时，计数器各输出端清为低电平状态。 很好的满足了电路要求。 外部引脚图如图 37 所示 CD4518 的参数为： 电源电压： ~18V； 输入电压： +； 输入电流：177。 10mA； 存储温度： 65℃ ~150℃； 无线数显温度计 16 图 37 CD4518 引脚图 时序控制 电路组成元件 CD4017 的选择 本论文中时序控制电路完成频率计电路必须的 1s 闸门、数据锁存、清零等过程。 CD4017 是 5 位 Johnson 计数器，具有 10 个译码输出端， CP、 CR、INH 输入端。 时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。 INH 为低电平时，计数器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。 CR 为高电平时，计数器清零。 Johnson 计数器，提供了快速操作、 2 输入译码选通和无毛刺译码输出。 防锁选通，保证了正确的计数顺序。 译码输出一般为低电平，只有在对应时钟周期内保持高 电平。 在每 10 个时钟输入周期 CO 信号完成一次进位，并用作多级计数链的下级脉动时钟。 CD4017 的电气参数： 电源电压范围： 3~18V； 输入电压范围： +； 输入电流：177。 10mA； 存储温度： 65℃ ~150℃ 计数显示电路 CD455 CD4511 的选择 本论文最后要将计数输出的温度显示到数码管上，所以本论文选择的计数器 CD455驱动器 CD4511。 CD4553 是一片三位 BCD 计数器，该计数器的特点是只有一组 BCD码输出端，但通过内部分时控制可形成三位十进制数字显示。 它采用扫112345678161514131211109CD 45 1 8无线数显温度计 17 描输出方式，通过它的选通脉冲信号，依次控制 3 位十进制的输出，从 而实现扫描显示方式。 CD4553 的电气参数： 直流供电电压： ； 输入电流：177。 10mA； 输出电流： +20mA； CD4511 是 BCD7 段译码器，有较强的驱动能力， 4511 每笔段最大输出电流可达 25mA，可直接驱动数码管和其它器件。 LE 输入端分别检测显示、亮度调节、存储或选通一 BCD 码等功能。 下图 38 为 4511 驱动数码管的电路图。 图 38 CD4511 数码管驱动电路 CD4511 的电气参数为： 电源电压： ~18V； 输入电压： +； 输入电流 ：177。 10mA； 存储温度： 65℃ ~150℃； 三端正稳压器 CW7805 的选择 本论文中需要对变压后的电压进行稳压 CW7805 三端正稳压电路。 应用范围广可提供 5V 的输出电压，输出电流 38mA。 在电源部分将有详细介绍。 数码管的选择 本论文中数码管用于显示温度。 本论文使用的数码管为共阴极型数 码管。 本论文选的是 4 位一体共 阴极数码管 MY3641AH。 R 771263458ABCDLTBILEVssVDDabcdefgCD。