SWC数字温度计设计

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，温度测量已经成为人们生产和生活中必不可少的工作。传统温度计测量需要时间，准确度低。本文采用SWC温度传感器设计了a 数字温度计，可快速、准确地测量温度。

1设计理念

温度计由数字温度传感器、单稳态计时电路、计数电路、解码和发光二极管数码管显示电路等组成。温度测量范围为0 ~ 50℃，精度为0.1℃，数字显示。根据SWC数字温度传感器的温度测量原理，温度转换成数字量，温度测量程度用输出的串行脉冲数表示。校准每个脉冲代表0.1℃的温度增量，然后在0 ~ 50℃对应输出0 ~ 500个脉冲，其转换速度应小于50毫秒，电源电压应为12 v。定时电路产生的定时宽度为50毫秒的栅极脉冲电压，其一路通过差分电路清零计数器，另一路直接施加到数字型温度传感器SWC的K端。温度采集和驱动后，输出串行脉冲。经放大电路放大后，计数电路计数，然后解码器解码输出，驱动公共阴极发光二极管数码管动态显示。设计原理图如图1所示。

2电路设计

2.1单稳态触发电路

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，通过R1将+VDD添加到引脚2，使V2 = VDD >；Vth2，而定时电容器C1的电压为零，使得V6=0

。同时，当+VDD通过R2对C1充电时，Vc1上升，使Vc1=V6=Vth1，定时器从置位状态变为复位状态，引脚3变为低电平。

2.2温度采集电路的设计

温度采集电路由数字型温度传感器SWC和放大器VT1等组成。如图3中虚线框所示。SWC数字型温度传感器，又称集成式数字脉冲式温度探头，是一种三端器件，控制线K、信号线S、公共线G，有上电启动和宽脉冲触发两种模式。一旦k线通电或宽脉冲触发，复位时间Td后，信号线将输出一系列脉冲，每个脉冲增量为0.1℃，脉冲数为测量温度的数字。可以重复启动SWC，以实现对测量温度的连续采样。在该电路中，使用宽脉冲触发器。当50 ms的栅极脉冲电压(NE555的输出)加到SWC的k端时，它被启动。输出串行脉冲经VT1放大后，加到MC14553的11个引脚上进行计数。

计数部分由一个3位动态扫描计数器MC14553作为核心组成，如图3所示。负沿触发的内部三个BCD计数器以同步工作模式级联在一起，每个BCD计数器输出端都有一个4位锁存器，可以随时存储计数值，并配合多通道转换完成三组计数值的分时输出。数字选择器的输出提供输出同步信号，以完成动态显示模式。由于周期扫描周期通常约为1毫秒，这远小于人类视觉持续时间，因此可以获得稳定的数字显示。在图3的电路中，计数器的11个引脚是计数端子。当处于高电平时，不能添加MC14553的12引脚标准脉冲。因此，在NE555的输出通过由C3和R5组成的差分电路后，产生正尖峰脉冲电压，计数器通过清零端的13个引脚清零。同时，MC14553锁存器被释放，并且数字传感器SWC输出的标准串行脉冲被计数。当11引脚再次输入高电平时，计数器被锁存，10引脚也处于高电平，计数器的数据被锁存。这样，在50毫秒的脉冲宽度内，显示器可以显示已知周期的标准脉冲计数。

2.4解码和显示电路设计

解码和显示电路如图4所示。MC14511是一款具有锁存/解码/驱动功能的BCD解码器，属于CMOS器件。其高电平输出电流可达25 mA，可直接驱动数码管。SM4205是一种常见的阴极数码管。由于计数器的输出是BCD码，MC14511锁存并将其转换为数码管所需的驱动信号，从而数码管SM4205显示BCD码的值。

3安装和调试

根据上述部件的示意图，级联电路并焊接电路板。接通电源并调试后，发现了两个问题。

(1)数码管不显示测量的温度值。检测后发现NE555的输出波形失真，是由干扰引起的。因此，在电源的两端增加了100μ。f和0.1μ的电解电容；f陶瓷介质电容器通电后，再次进行测试，发现干扰大大降低，这时数码管也开始显示测得的温度值。

(2)集成电路MC14511热。so 47 &ω，连接MC14511和数码管；的限流电阻由300ω替代；经过多次测试，发现MC14511不再发热，但这种电阻会发热更多。经过多次测试，该电阻被调整到3.3kω；从那以后一切都正常了。

为了与普通温度计温度测量进行比较，将精度为0.1℃的温度传感探头和水银温度计放在同一杯冷冻水中，接通12 V电源，按下触摸开关an，然后通过加热水逐渐改变测量温度，并在过程中记录两者的测量温度值(见表1)。

与其他温度计和温度测量系统相比，该温度测量仪具有显示直观清晰、灵敏度高、功耗低、抗干扰能力强的优点。另外，温度测量仪不易损坏，成本低。如果配有特殊的连接插件或传感器导线的长度加长，就可以实现多点或长距离的温度测量。该温度计可广泛用于温室、温室、客厅、汽车、空调出风口等环境的温度测量。

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