LM35测温报告Word格式.docx
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作品
摘要
本作品采用LM35精密温度传感器采集温度信号,经过运算放大器将该信号进行放大,再通过CortexM31752内置的12bitADC将电压信号转换为数字信号,结合数码管和LED灯的显示板,实现了题目中扫描显示温度值与发光二极管指示温度上、下限报警状态的要求;
采用4*4扫描键盘和CortexM31752结合的方式,实现了题目中设定报警温度的上下限值的要求。
Abstract
ThissystemusesLM35whichisaprecisioncentigradetemperaturesensortogettemperaturesignals,andthenamplifythesignalsthroughop-amp,convertvoltagesignalsintodigitalsignalsthroughtheCortexM3built-in12bitADC,usedigitaldisplaypanelandLEDlightstoachievethescanninglight-emittingandalarmingthroughdiodewhenthetemperatureislowerthanthelowerstateorisupperthantheupperstate;
Ascanning4*4keyboardandCortexM3areappliedinthesystemtosettheupperandlowertemperaturestate.
系统方案设计与论证
经过分析和论证,我们认为此次练习的系统框图如下
测温模块方案论证和选择
LM35是一款精密温度传感器,测温范围为0摄氏度到150摄氏度,每摄氏度变化10mv。
由于信号很小,直接传入ADC中很难进行数据转换,所以信号在进入ADC之前应先经过放大。
由于CortexM31752的供电电压为3.3V,所以确定电压放大倍数为2倍,对应0摄氏度到150摄氏度,放大后电压范围为0mv到3V。
方案一:
采用LM324构成同相比例运算电路对信号进行放大。
方案二:
采用AD620仪表放大器对信号进行放大。
此方案主要针对小信号,例如<
=10mv的信号。
因为室温在27摄氏度左右,所以经过LM35采集的信号为270mv,这个信号已经很大,用LM324也可以满足要求,所以综合性价比考虑,采用方案一。
ADC方案论证
CortexM3内置的12bitADC,采用这款ADC就可以达到要求。
电路与程序设计
由LM324构成的同相比例运算电路,如图所示
程序流程图
初始化流程图
主函数流程图
三:
系统测试
测试仪器清单(见下表)
序号
仪器名称
型号
指标
生产厂家
数量
1
可跟踪直流稳压电源
SS3323
2
双踪示波器
54622D
带宽:
100MHz
采样率:
200MSa/s
3
双路跟踪稳压稳流电源
DH1718D-2
测试遇到的问题
问题现象:
将各模块相连接后,发现由数码管所显示的温度值一直在跳变,很不稳定,这样人眼根本读不出温度值。
问题解决:
查询噪声毛刺的起始端
猜想1:
来自电源的噪声
猜想2:
示波器的噪声
猜想3:
来自板子的噪声
猜想4:
运放的噪声
噪声解决的方案:
示波器自检,检测方波是否失真,发现示波器噪声不是问题所在。
检查电源,将电源与示波器相接,发现双路跟踪稳压稳流电源本身的噪声很大,达到幅值为80mv,噪声经放大后可达到160mv,这严重影响LM35采集的小信号,所以电源为问题所在的根源。
解决电源呢噪声方法如下:
在入板时,并联一大一小电容,进行滤波,去掉毛刺。
更换电源。
我们将DH1718D-2电源更换为SS3323后,
问题得到解决。
更换电源后发现温度值时有较大的跳变。
分析检查后发现,这是由于3块板子的共地共电不规范引起的。
电源入板,必须有两个电容进行滤波。
由于LM35采集的是小信号,供电方案应为电源直接供电到LM35模块,不应该由CortexM31752板上的电给第一级LM35供电。
供地要电源上的地直接供给各个板子,不应板间互传,因为地是屏蔽信号噪声的最好方法。
由于室温一直在27摄氏度左右,经LM35后输出电压为270mv左右,信号较大,运放的选择对信号影响很小,可忽略。
编程滤波不够,猜想1s内显示的值太多。
解决方案:
将程序改为采50个值然后求平均值,而非原来的采8个值再求平均值。
显示时1s显示1次。
结果显示稳定可靠。
四:
实现的功能
各个板子上电后,按A键开始设定温度报警的下限值,按任意数字键设定温度的十位并按D键确定,再按任意数字键设定温度的个位并按D键确定,按照上述设值方法,设定温度的小数点后第一位值;
按B键开始设定温度报警的上限值,设值方法同上。
例如设定温度报警的下限值为27.5,上限值为30,则当温度低于27.5时,数码管和LED板上的第一个灯亮;
当温度高于30时,数码管和LED板上的最后一个灯亮;
当温度介于27.5和30范围内,没有灯亮。
五:
实物焊接图与结果展示图
LM35模块
数码管和LED模块
管脚标注
DIG1P1.1;
DIG2P1.8;
DIG3P1.10;
DIG4P1.15;
DIG5P1.19;
DIG6P1.22;
DIG7P1.24;
DIG8P1.26;
a~fP2.0~P2.7
键盘模块
管脚标注:
从如图所示由上向下依次对应为P1.0;
P1.4;
P1.9;
P1.14;
P1.18;
P1.20;
P1.23;
P1.25
5:
报警显示
六:
总结
本系统由LM35采集温度信号,信号经过LM324进行放大,由CortexM31752内置的ADC进行数据转换,由数码管和LED板子上的数码管显示采集的温度值,通过键盘输入报警的上下限值,由LED灯进行报警,完成了题目的要求。
对于小信号的题,噪声问题是关键,本次练习遇到的最大难点就是噪声处理。
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