溫度計課程設(shè)計報告文獻

1、1 一、一3-位數(shù)字顯不溫度計2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C 1設(shè)計題目3 一位數(shù)字顯示溫度計2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)計報告目錄要求比 較 （設(shè)計可行性分析）體思路圖 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 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

2、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，又直觀準確。設(shè)計任務(wù)與要求（一）設(shè)計任務(wù)：1采用溫度傳感器3 2 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)品指標及技術(shù)要求：溫度顯示范圍：0c 50C ；數(shù)字顯示分辨率：0.1 C；精度誤差0 0.5C;電路工作電源可在59V范圍內(nèi)工作.參考芯片：3位半A/D轉(zhuǎn)換器：CC7106/ CC7107、CC71

3、26/ 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.測溫度傳感器輸出曲線，即 V/C曲線；.調(diào)整電路的參數(shù)以及參考電壓；.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;.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LM35 溫度傳感器 的選擇 TOC o 1-5 h z 感測溫度的品有多種類型，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、熱電偶、熱電阻、

4、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呈線性關(guān)彳系，而 LM335則是與凱氏溫標呈線性關(guān)系。 由於攝氏溫標較常使用，因此選用 LM35A/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A/D）轉(zhuǎn)換時，通常按取樣、保持、量化、編碼四

5、個步 驟進行。 較常見和使用較多、市面上 易找的有雙積分型A D 轉(zhuǎn)換器。 雙積分型 A D 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 一 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

6、號，鎖存器將計數(shù)器的數(shù)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。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)指標的 測量元件清單:名稱參爹數(shù)量（個）-H- LJK 心

7、片Lm35IcL710711共陽極數(shù)碼管4電阻15KQ1510a23100KQ11M147KQ1電容100pf0.1uf0. 01 uf0.047uf0.22uf131可調(diào)電阻4k1跳針一1電源連接器一2芯片介紹:(1)傳感器LM35LM35其輸出電壓與攝 氏溫標呈線性關(guān)系，轉(zhuǎn)換公式 如下，0C時輸出為0V,每升高1 C,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 準處理即可達到 1/4C的準確率。其 電源供應(yīng)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

8、關(guān) 保如圖3所示，單電 源模式在25 C下靜默電流約50A,非常省電。Plastic Packagee oho in viewSmalt Outline Molded Package*十十飛W.L-larlN.C.M.C. -I iCND-4sl-N,C.MeUI Can PackageBOTTOM VIEW圖1 : LM35封裝及引腳排列(MHHITOflW*lO OfWC(前軍源*圖2: LM35接線圖的nuMnM 2 t 11115 1M3暨 nQ ssw-34托MPEHMU(M3)正黃算式ITS融心ZCQO股他叩ra 1 1 1 1一 3:身,B:豆號DTtMPERAtJltE ret

9、(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 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f L段數(shù)科管引膽參數(shù)計算：神月耐刷積分過程的時鐘麻神印向肌授艇地括分DHL聃,相便啊 ?？刂破黜缬倚璺职嫒脕頃r時仲默沖逐漸分境用利所需的計亞豚沖命和共陽極LB改科苜公共電 的i-檄曲號上為W DJ以語叫器,相執(zhí):哂譯成回刊者七段第醐或敦字

10、的相應(yīng) 維甌能動器是將洋碼器輸出時應(yīng)于共出艇數(shù)碼苒七段M面的逑輪電早變成盥動相應(yīng)筆國的 方群始制酬帆有三個：弟眥視分部J：作狀布適時發(fā)出控制信使備期I開 關(guān)接班或斷小M）轉(zhuǎn)換希熊相附!I小第二1治人電猿極件，杵制11敦丹府的 負號顯水第二當輸入電長超及班時發(fā)出溫用常明費千位呈示rn轆鋪 一滅.構(gòu)旗書器用來放M）時換的始見倒。器的由黛年宵H4騙動國）,它的打個捌旱 用期口動調(diào)手 M 一號積分W）和反向積分 三個陋。策粉段；自動詢等階段AZ一換開始前（傳換拄制信號肛巾），先將計時器清基件接通開關(guān)的使機分電容I 宛金觸.第二:凱圳積分用令開關(guān)M合期i入信號Yl-M枳分界常打可行冏定時同門的積分，租分

11、票果為，r I ?f K. 7； r, I =卜 -i/f = 1 rCi R HCa匕式設(shè)胎在nBI息MFf聊與n般比.,階凱反向枳分DE令朕SI轉(zhuǎn)至分研幅 制,積分融向積九如蚓分器的鼬軸升至必翎.所經(jīng)過的的I胴T2炯得 舸楣:可見,反向積分到WM這段時由量與H成正比令的仲胤WD的周期為h m需AT2時間內(nèi)計蚪力,很口Nc機人上排h曲河如T1”廊楊寸雕NgjlH成則，如打閭理姍弱的卜曲介牝跪用山卷的晌分匕 赧附楙沖豺為也，附姍I為40府 她3洞,庫博中三個植工作口翻樂1積分電阻R:可由公式 R=V/4uA求得，R=2V/4uA=500k歐2、積分電容：一般選在0.1 0.22uF3、自動穩(wěn)零

12、電容C（ AZ ）：當 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A/D）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A D 轉(zhuǎn)換器。雙積分型 A D 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，使用普通的 R、 C 已滿足要求）

13、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)換的基準電源的變化直接影響轉(zhuǎn)換精度（芯片內(nèi)部 的基準電壓源一般受溫度的影響較大，當精度要求較高時，應(yīng)采用外接基準電壓源）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A D 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。目路原理圖八V&OTOHCl W OH bOECZFOL麗|)1E 段 MS：W* Ef.v.日.CFB；.CFEt*VTs

14、川，tfll-MMVFt* V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

15、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)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、用萬用表測量基準電壓，并改變電位器的阻值，使基準電壓盡量接近

16、IV。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)處理基準電壓V=1.00V溫度/C傳感器輸出電壓/V溫度/C傳感器輸出電壓/V240.242330.332250.252340.342260.262350.352270.272360.363280.282370.373290.292400.4

17、03300.302450.453310.312500.503320.322九、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)計當中，初步了解了 AM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 TOC o 1-5 h z 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