基于集成電路的頻率溫轉(zhuǎn)化器

1、 基于555集成電路的溫度-頻率轉(zhuǎn)換器 學(xué) 院： 電子信息學(xué)院 專 業(yè)： 信息工程 學(xué) 號(hào)： 1328405056學(xué)生姓名： 謝晨晨指導(dǎo)教師： 摘要：采用通用型時(shí)基NE555和運(yùn)算放大器可設(shè)計(jì)出溫度頻率轉(zhuǎn)換器。溫度傳感電路采用熱敏電阻，電壓頻率轉(zhuǎn)換器采用555芯片和運(yùn)放。其電路簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn),靈敏度高。關(guān)鍵詞： 熱敏電阻 溫度傳感器 頻率轉(zhuǎn)換器 RC電路 時(shí)基電路 輸出電壓 前言 ： 在一些通訊網(wǎng)絡(luò)中，往往需要把溫度轉(zhuǎn)化成頻率信號(hào)。溫度-頻率變換電路是無(wú)線電遙測(cè)溫度電路中不可缺少的部分，它的主要原理是將溫度的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化，用這個(gè)電壓的變化去控制一個(gè)振蕩電路的振蕩頻率的變化，將頻率的變化通過(guò)

2、信號(hào)編碼后經(jīng)無(wú)線電發(fā)送，由接收機(jī)將發(fā)送信號(hào)接收后，經(jīng)過(guò)解調(diào)、變換與譯碼，還原成溫度數(shù)值并通過(guò)顯示器顯示出來(lái)。一實(shí)驗(yàn)任務(wù)與要求 1.任務(wù)：采用555時(shí)基電路與熱敏電阻等元件，設(shè)計(jì)一個(gè)輸出頻率隨環(huán)境溫度變化而變化的簡(jiǎn)單電路。2.要求：（1）查資料，設(shè)計(jì)電路原理圖，確定器件及其參數(shù)。（2）用Multisim軟件畫原理圖并仿真，記錄仿真結(jié)果。（3）制作實(shí)物，用示波器或頻率計(jì)、溫度計(jì)測(cè)量溫度，記錄與頻率的關(guān)系，并繪制c-f圖。（4）學(xué)習(xí)Altium Desiger軟件的使用。二實(shí)驗(yàn)原理及方案1.實(shí)驗(yàn)方案： 實(shí)驗(yàn)整體思路基于555多諧振蕩器的原理，將其中的電阻換成熱敏電阻，從而產(chǎn)生不同頻率的方波。注意事項(xiàng)

3、：熱敏電阻不易測(cè)量溫度，我們用滑動(dòng)變阻器代替。然而我們知道熱敏電阻溫度與阻值的對(duì)應(yīng)關(guān)系即可。 圖2.1 系統(tǒng)模塊構(gòu)思2.器材選型：（1）555芯片 圖2.2 555芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳 555 定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它內(nèi)部包括兩個(gè)電壓比較器，三個(gè)等值串聯(lián)電阻，一個(gè) RS 觸發(fā)器，一個(gè)放三極電管 T 及功率輸出級(jí)。 Uco接地時(shí)，它提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓VCC /3 和 2VCC /3。 555 定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。 輸入端 U2<VCC /3，則比較器 C2 的輸出為 1，可使 RS

4、 觸發(fā)器置 1，使輸出端 OUT=1。 輸入端 U6>2*VCC/3，同時(shí) U2>VCC /3，則 C1= 1，C2 = 0，可將 SR 觸發(fā)器置 0，使輸出端OUT=0 （2）741運(yùn)放 圖2.3 運(yùn)算放大器的引腳 741為簡(jiǎn)單的單運(yùn)放，2腳反相輸入端，3腳同相輸入端，6腳為輸出端。7、4腳為電源端。 另外，1、5腳是調(diào)零端（本實(shí)驗(yàn)用交流信號(hào)，不需要調(diào)零）3. 電路原理：4.參數(shù)確定：三計(jì)算頻率的方法圖3.1 555多諧振蕩器周期由圖可知，振蕩周期。 為電容充電時(shí)間，為電容放電時(shí)間。充電時(shí)間 放電時(shí)間 矩形波的振蕩周期 因此改變1R、2R和電容C的值，便可改變矩形波的周期和頻率。

5、頻率估算公式：由于加入了二極管這種非線性元件，充電電路和放電電路阻值不能確定。4 仿真及結(jié)果1. 仿真電路的確定采用通用型時(shí)基NE555和運(yùn)算放大器可設(shè)計(jì)出溫度頻率轉(zhuǎn)換器。溫度傳感電路采用熱敏電阻，電壓頻率轉(zhuǎn)換器采用555芯片和運(yùn)放。其電路簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn),靈敏度高圖4.1 仿真電路圖圖4.2 仿真現(xiàn)實(shí)的結(jié)果2.根據(jù)溫度與電阻的對(duì)應(yīng)關(guān)系得出仿真結(jié)果圖4.3 仿真結(jié)果5 時(shí)基電路及測(cè)量結(jié)果1.按照實(shí)驗(yàn)方案焊接電路，并完成測(cè)量圖5.1 實(shí)物電路板正面圖5.2 實(shí)物電路板反面2. 測(cè)量結(jié)果圖5.4 示波器的顯示結(jié)果（1） 首先我們從書中知道阻值與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如下：溫度/0510152025303540

6、455055阻值/81706626535943353506289023791971164313771160968圖5.4 溫度與阻值對(duì)應(yīng)關(guān)系（2） 我們實(shí)驗(yàn)測(cè)量出的阻值與頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如下：阻值/81706626535943353506289023791971164313771160968頻率/HZ434.3494.3557.7618.8682.3736.8787.5835.1876.4917.4948.2985.5圖5.5 阻值與頻率對(duì)應(yīng)關(guān)系6 分析與結(jié)論1.實(shí)驗(yàn)分析：根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果看以得出頻率與溫度的關(guān)系溫度/0510152025303540455055頻率/HZ434.3494.3557.7618.8682.3736.8787.5835.1876.4917.4948.2985.5圖6.1 溫度與頻率對(duì)應(yīng)關(guān)系2. 結(jié)論溫