基于555集成电路的频率温度转化器高教成教.doc

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1、 基于555集成电路的温度-频率转换器 学 院： 电子信息学院 专 业： 信息工程 学 号： 1328405056学生姓名： 谢晨晨指导教师： 摘要：采用通用型时基NE555和运算放大器可设计出温度频率转换器。温度传感电路采用热敏电阻，电压频率转换器采用555芯片和运放。其电路简单易实现,灵敏度高。关键词： 热敏电阻 温度传感器 频率转换器 RC电路 时基电路 输出电压 前言 ： 在一些通讯网络中，往往需要把温度转化成频率信号。温度-频率变换电路是无线电遥测温度电路中不可缺少的部分，它的主要原理是将温度的变化转换为电压的变化，用这个电压的变化去控制一个振荡电路的振荡频率的变化，将频率的变化通过

2、信号编码后经无线电发送，由接收机将发送信号接收后，经过解调、变换与译码，还原成温度数值并通过显示器显示出来。一实验任务与要求 1.任务：采用555时基电路与热敏电阻等元件，设计一个输出频率随环境温度变化而变化的简单电路。2.要求：（1）查资料，设计电路原理图，确定器件及其参数。（2）用Multisim软件画原理图并仿真，记录仿真结果。（3）制作实物，用示波器或频率计、温度计测量温度，记录与频率的关系，并绘制c-f图。（4）学习Altium Desiger软件的使用。二实验原理及方案1.实验方案： 实验整体思路基于555多谐振荡器的原理，将其中的电阻换成热敏电阻，从而产生不同频率的方波。注意事项

3、热敏电阻不易测量温度，我们用滑动变阻器代替。然而我们知道热敏电阻温度与阻值的对应关系即可。 图2.1 系统模块构思2.器材选型：（1）555芯片 图2.2 555芯片的内部结构及引脚 555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放三极电管 T 及功率输出级。 Uco接地时，它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3。 555 定时器的功能主要由两个比较器决定。 输入端 U22*VCC/3，同时 U2VCC /3，则 C1= 1，C2

4、 0，可将 SR 触发器置 0，使输出端OUT=0 （2）741运放 图2.3 运算放大器的引脚 741为简单的单运放，2脚反相输入端，3脚同相输入端，6脚为输出端。7、4脚为电源端。 另外，1、5脚是调零端（本实验用交流信号，不需要调零）3. 电路原理：4.参数确定：三计算频率的方法图3.1 555多谐振荡器周期由图可知，振荡周期。 为电容充电时间，为电容放电时间。充电时间 放电时间 矩形波的振荡周期 因此改变1R、2R和电容C的值，便可改变矩形波的周期和频率。频率估算公式：由于加入了二极管这种非线性元件，充电电路和放电电路阻值不能确定。四 仿真及结果1. 仿真电路的确定采用通用型时基NE

5、555和运算放大器可设计出温度频率转换器。温度传感电路采用热敏电阻，电压频率转换器采用555芯片和运放。其电路简单易实现,灵敏度高图4.1 仿真电路图图4.2 仿真现实的结果2.根据温度与电阻的对应关系得出仿真结果图4.3 仿真结果五 时基电路及测量结果1.按照实验方案焊接电路，并完成测量图5.1 实物电路板正面图5.2 实物电路板反面2. 测量结果图5.4 示波器的显示结果（1） 首先我们从书中知道阻值与温度的对应关系，如下：温度/0510152025303540455055阻值/81706626535943353506289023791971164313771160968图5.4 温度与阻

6、值对应关系（2） 我们实验测量出的阻值与频率的对应关系，如下：阻值/81706626535943353506289023791971164313771160968频率/HZ434.3494.3557.7618.8682.3736.8787.5835.1876.4917.4948.2985.5图5.5 阻值与频率对应关系六 分析与结论1.实验分析：根据实验结果看以得出频率与温度的关系温度/0510152025303540455055频率/HZ434.3494.3557.7618.8682.3736.8787.5835.1876.4917.4948.2985.5图6.1 温度与频率对应关系2. 结论温度与频率呈线性变化，有良好对应关系。，图6.2 实际温度与频率折线图图6.3 仿真温度与频率折线图七设计的PCB电路版图利用Autium Desiger软件绘制出的PCB版图 图7.1 PCB版图10试题和教育