溫度計課程設(shè)計報告(共17頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 位數(shù)字顯示溫度計設(shè)計報告設(shè)計時間： 2011 12 20 班 級： 姓 名： 報告頁數(shù)： 17 頁 課程設(shè)計報告設(shè)計題目 位數(shù)字顯示溫度計 學(xué)院 信息工程 專業(yè) 學(xué)號 姓名 (合作者：) 成績評定_教師簽名_課程設(shè)計報告目錄一、 設(shè)計任務(wù)與要求二、 設(shè)計方案及比較（設(shè)計可行性分析）三、 系統(tǒng)設(shè)計總體思路四、 系統(tǒng)原理框圖及工作原理分析五、 系統(tǒng)電路設(shè)計及參數(shù)計算，主要元器件介紹及選擇以及數(shù)據(jù)指標(biāo)的測量六、 畫出電路原理圖及PCB圖七、 產(chǎn)品制作及調(diào)試八、 實驗結(jié)果和數(shù)據(jù)處理九、 結(jié)論（設(shè)計分析）十、 問題與討論摘要：溫度是日常生活、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護、化工、石油等

2、領(lǐng)域最常遇到的一個物理量。測量溫度的基本方法是使用溫度計直接讀取溫度。最常見到的測量溫度的工具是各種各樣的溫度計，例如，水銀玻璃溫度計，酒精溫度計，熱電偶或熱電阻溫度計等。它們常常以刻度的形式表示溫度的高低，人們必須通過讀取刻度值的多少來測量溫度。本次我們設(shè)計的數(shù)字顯示溫度計可以直接測量溫度，得到溫度的數(shù)字值，既簡單方便，又直觀準(zhǔn)確。一、 設(shè)計任務(wù)與要求（一）設(shè)計任務(wù)：采用溫度傳感器LM35， 位A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)碼或液晶顯示器設(shè)計一個日常溫度數(shù)字溫度計。產(chǎn)品指標(biāo)及技術(shù)要求：溫度顯示范圍：050；數(shù)字顯示分辨率：0.1；精度誤差0.5；電路工作電源可在59V范圍內(nèi)工作. 參考芯片: 3位半A/D

3、轉(zhuǎn)換器：CC7106/ CC7107、CC7126/ CC7127 溫度傳感器：LM35 LCD顯示器：數(shù)碼顯示管:共陽或共陰極（二）實驗測試要求1測溫度傳感器輸出曲線，即V/曲線；2調(diào)整電路的參數(shù)以及參考電壓；3用示波器測量A/D轉(zhuǎn)換器的BP、POL管腳波形及輸出驅(qū)動波形；4記錄Vin與顯示的數(shù)值關(guān)系；二、 方案論證與比較電路的組成：LM35溫度傳感器、芯片ICL7107、數(shù)碼管和其他元件組成的電路。選擇理由：原理簡單，節(jié)約成本1、LM35溫度傳感器的選擇 感測溫度的產(chǎn)品有多種類型，依特性可概分為膨脹變化型、顏色變化型、電阻變化型、電流變化型、電壓變化型、頻率變化型等，常用的有熱敏電阻、熱電

4、偶、熱電阻、雙金屬片傳感器、集成溫度傳感器。集成溫度傳感器是將傳感器、信號處理電路集成一體，因而極大地提高了它得性能。它具有測溫精度高、線性優(yōu)良、體積小、穩(wěn)定性好、輸出信號大、熱容量小等優(yōu)點而廣泛被應(yīng)用。集成溫度傳感器按輸出形式可分為電壓型和電流型。常見的電壓變化型的溫度傳感器有LM35、LM335，其不同點為 LM35 之輸出電壓是與攝氏溫標(biāo)呈線性關(guān)係，而 LM335 則是與凱氏溫標(biāo)呈線性關(guān)系。由於攝氏溫標(biāo)較常使用，因此選用LM352、A/D轉(zhuǎn)換器的選擇模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的作用是將輸入連續(xù)變化的模擬信號變換為。與其成正比的數(shù)字量信號輸出。在進行模數(shù)(即AD)轉(zhuǎn)換時，通常按取樣、保持、量化、編碼四個

5、步驟進行。 較常見和使用較多、市面上易找的有雙積分型AD轉(zhuǎn)換器。雙積分型AD轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點： 換精度高，成本低； 換精度與積分電阻，積分電容的精度無關(guān)。轉(zhuǎn)換器精度與時鐘頻率的漂移無關(guān)；（表明其時鐘振蕩器不一定采用價格較貴的石英晶體，使用普通的R、C已滿足要求） 干擾能力強； 外圍電路簡單。 故在此選用ICL7107芯片三、 系統(tǒng)設(shè)計總體思路溫度采集 AD轉(zhuǎn)換 數(shù)碼管驅(qū)動 溫度顯示 溫度傳感器將感受到外界的溫度經(jīng)傳感器內(nèi)部電路處理后輸出一個與外界攝氏溫度成線性比例的電壓信號。此信號差動輸入到A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器的雙積分器輸出信號通過控制邏輯電路向數(shù)據(jù)鎖存器發(fā)出一個鎖存信號，鎖存器將計數(shù)器的數(shù)

6、據(jù)鎖存并經(jīng)譯碼驅(qū)動電路，驅(qū)動顯示器工作，顯示感應(yīng)的溫度數(shù)值。溫度傳感器雙積分A/D轉(zhuǎn)換電路計數(shù)器鎖存器譯碼器驅(qū)動電路控制邏輯電路4分頻電路LED或LCD顯示器振蕩器A/D轉(zhuǎn)換電路模擬部分?jǐn)?shù)字部分顯示部分四、系統(tǒng)原理框圖及工作原理分析工作原理通過溫度傳感器LM35采集到溫度信號，經(jīng)過整形電路送到A/D轉(zhuǎn)換器，然后通過譯碼器驅(qū)動數(shù)碼管顯示溫度。ICL7107集A/D轉(zhuǎn)換和譯碼器于一體，可以直接驅(qū)動數(shù)碼管，省去了譯碼器的接線，ICL7107只需要很少的外部元件就可以精確測量0到200mv電壓，LM35本身就可以將溫度線性轉(zhuǎn)換成電壓輸出。由此可知用ICL7107驅(qū)動數(shù)碼管實現(xiàn)信號的顯示。五 、系統(tǒng)電路

7、設(shè)計及參數(shù)計算，主要元器件介紹及選擇以及數(shù)據(jù)指標(biāo)的測量元件清單：名稱參數(shù)數(shù)量（個）芯片Lm351IcL71071共陽極數(shù)碼管4電阻15K151023100K11M147K1電容100pf0.1uf001 uf0.047uf0.22uf131可調(diào)電阻4k1跳針1電源連接器2芯片介紹：(1)傳感器LM35LM35其輸出電壓與攝氏溫標(biāo)呈線性關(guān)系，轉(zhuǎn)換公式如下，0C時輸出為0V，每升高 1C，輸出電壓增加10mV。 (1) LM35 有多種不同封裝型式，外觀如圖 1 所示。在常溫下，LM35 不需要額外的校準(zhǔn)處理即可達到 1/4C的準(zhǔn)確率。其模式有單電源與正負雙電源兩種，其引腳如圖 2 所示，正負雙電

8、源的供電模式可提供負溫度的量測；兩種接法的靜默電流-溫度關(guān)係如圖 3所示，單電源模式在25C下靜默電流約50&;A，非常省電。 圖1：LM35封裝及引腳排列 圖2：LM35接線圖（2）ICL7107轉(zhuǎn)化器原理圖如下：ICL7107是集A/D轉(zhuǎn)換和譯碼器為一體的芯片，而且這芯片能夠驅(qū)動三個數(shù)碼管工作而不需要更多的譯碼器，這給我們連接電路或者分析電路提供了一定的方便。ICL7107芯片的管腳比較多，每一個管腳所代表的功能也各不相同，能夠組成各種電路，比如說有積分電路。這要求我們在接電路時要小心，不能出現(xiàn)錯誤。（3）共陽數(shù)碼管參數(shù)計算：.1積分電阻R：可由公式R=V/4uA求得，R=2V/4uA=5

9、00k歐2、積分電容：一般選在0.10.22uF3、自動穩(wěn)零電容C（AZ）：當(dāng)V(FS)=2V時，采用0.047uF4、參考電容C（REF）:一般選在0.1uF5、震蕩電阻R、震蕩電容C：這里R=47K、C=100PfA/D轉(zhuǎn)換器 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的作用是將輸入連續(xù)變化的模擬信號變換為與其成正比的數(shù)字量信號輸出。在進行模數(shù)(即AD)轉(zhuǎn)換時，通常按取樣、保持、量化、編碼四個步驟進行。 較常見和使用較多、市面上易找的有雙積分型AD轉(zhuǎn)換器。雙積分型AD轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點：轉(zhuǎn)換精度高，成本低；轉(zhuǎn)換精度與積分電阻，積分電容的精度無關(guān)。轉(zhuǎn)換器精度與時鐘頻率的漂移無關(guān)；（表明其時鐘振蕩器不一定采用價格較貴的石英晶體，

10、使用普通的R、C已滿足要求）抗干擾能力強；外圍電路簡單。影響精度的因素：積分電容CINT和自動穩(wěn)零電容CAz的介質(zhì)損耗小聚丙乙烯電容，（電容的類型較重要）A/D轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)電源的變化直接影響轉(zhuǎn)換精度（芯片內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓源一般受溫度的影響較大，當(dāng)精度要求較高時，應(yīng)采用外接基準(zhǔn)電壓源）根據(jù)設(shè)計任務(wù)，選用3.5位雙積分型AD轉(zhuǎn)換器.3.5位雙積分型AD轉(zhuǎn)換器具有大規(guī)模集成的優(yōu)點，其內(nèi)部包含有模擬電路，數(shù)字電路和控制邏輯電路。它只需要小量外圍R、C元件就可完成A/D轉(zhuǎn)換的工作。六、電路原理圖七、產(chǎn)品制作及調(diào)試1、采集各種元器件的參數(shù)資料，先畫出電路圖，通過仿真軟件protues對電路進行仿真，測試電路的

11、可行性。通過修改，確定最終的電路圖，先在紙上簡易繪制出排版的布局圖。根據(jù)圖對電路板進行布局，在考慮中盡可能減少飛線的數(shù)量。2、安裝焊接 在電子產(chǎn)品開始裝配和焊接以前，除了事先做好對于全部元器件的測試篩選以外，還要進行兩項準(zhǔn)備工作：檢查元器件的引腳的可焊性；根據(jù)元器件的安裝方式對其引腳進行調(diào)整，使之符合在電路板上的安裝孔位。（1）電路板的檢查：電路板的檢查：萬用板檢查過孔質(zhì)量（我們選用萬用板）（2）元器件的檢查： 品種、規(guī)格、外形封裝是否與圖紙相符、元器件的引線有否氧化銹蝕。（3）焊接焊接前首先檢查元件安裝是否正確，正確后才開始焊接。焊接時，電阻、電容先焊一個腳、IC芯片先焊對角兩點作為定位。調(diào)

12、整后進行全部焊接。其順序先焊小型元件,后焊晶體管、集成塊，最后焊接較大體積和較重的元件。（4）焊接后處理： 剪去多余導(dǎo)線； 檢查有否虛焊、漏焊；清潔電路板，防止活動焊錫遺留導(dǎo)致電路短路。（5）焊點質(zhì)量及檢查焊點質(zhì)量要求應(yīng)包括電氣接觸良好、機械結(jié)合牢固和光潔整齊美觀三方面。保證焊點質(zhì)量最關(guān)鍵的一點就是必須避免虛焊。產(chǎn)品測試：步驟：1、接上電源，其中芯片icl7107的第26管腳接負電源。2、用萬用表測量基準(zhǔn)電壓，并改變電位器的阻值，使基準(zhǔn)電壓盡量接近1V。3、用手去觸摸傳感器，觀察數(shù)碼管的示數(shù)，如果示數(shù)有變化，而且是合理地變化，則感溫正常，否則，如果示數(shù)不變，調(diào)試失敗。4、用萬用表測量傳感器的輸

13、出端，并改變傳感器周圍的溫度，記錄數(shù)碼管顯示的數(shù)字和輸出端的電壓。5、從室溫開始測量，到37度期間每改變一度記錄相應(yīng)的輸出電壓，超過37度后每隔3度測試一次，并記錄相應(yīng)的輸出電壓。八、實驗結(jié)果和數(shù)據(jù)處理基準(zhǔn)電壓V=1.00V溫度/傳感器輸出電壓/V溫度/傳感器輸出電壓/V240.242330.332250.252340.342260.262350.352270.272360.363280.282370.373290.292400.403300.302450.453310.312500.503320.322九、結(jié)論（設(shè)計分析）采用LM35、A/D轉(zhuǎn)換器、譯碼器和數(shù)碼管。通過溫度傳感器LM35采集

14、到溫度信號，經(jīng)過整形電路送到A/D轉(zhuǎn)換器，然后通過譯碼器驅(qū)動數(shù)碼管顯示溫度。在這次設(shè)計當(dāng)中，初步了解了AD轉(zhuǎn)換器的工作原理以及數(shù)碼管的連接方法。在這個設(shè)計中，信號采集電路比較重要，要對電路中各個元件數(shù)值進行精確的計算，防止電路輸出變化太大，對測量不利。十、心得與體會數(shù)電課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.從選題到定稿，從理論到實踐，可以說是十分復(fù)雜又枯燥的，但是從中卻學(xué)到很多的東西，不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，還學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。 經(jīng)過將近二周的課程設(shè)計，終于完成了我們組的數(shù)字溫度計的設(shè)計，雖然沒有完全達到設(shè)計要求，但從心底里說，還是高興的，畢竟這次設(shè)計把實物都做了出來，高興之余不得不深思呀！在本次設(shè)計的過程中，我發(fā)現(xiàn)很多的問題，首先我們要根據(jù)設(shè)計方案畫出原