基于數電數字溫度計課程設計(附答辯PPT)

數字電子課程設計題目：數字溫度計的設計與實現專業(yè)：班級：姓名：學號：指導老師：小組成員：成績：數字溫度計的設計與實現摘要數字溫度計采用進口芯片組裝精度高、高穩(wěn)定性，誤差≤0.5%，內電源、微功耗、不銹鋼外殼，防護堅固，美觀精致。數字溫度計采用進口高精度、低溫漂、超低功耗集成電路和寬溫型液晶顯示器，內置高能量電池連續(xù)工作≥5年無需敷設供電電纜，是一種精度高、穩(wěn)定性好、適用性極強的新型現場溫度顯示儀。是傳統(tǒng)現場指針雙金屬溫度計的理想替代產品，廣泛應用于各類工礦企業(yè)，大專院校，科研院所。溫度數我們日常生產和生活中實時在接觸到的物理量，但是它是看不到的，僅憑感覺只能感覺到大概的溫度值，傳統(tǒng)的指針式的溫度計雖然能指示溫度，但是精度低，使用不夠方便，顯示不夠直觀，數字溫度計的出現可以讓人們直觀的了解自己想知道的溫度到底是多少度。關鍵詞：數字溫度計；溫度傳感器；3位半的ADC轉換芯片；報警；共陽極發(fā)光二極管顯示屏；電壓反轉芯片DesignandrealizationofdigitalthermometerAbstractDigitalthermometersimportedchipsassembledwithhighprecision,highstabilityanderror≤0.5%,power,micropower,stainlesssteelcase,protectivesolid,beautifulandrefined.Digitalthermometersimportedhighprecisionandlowtemperaturedrift,ultralow-powerintegratedcircuitsandwidetemperatureLCD,built-inhighenergybatterypower≥5yearsofcontinuousservicewithoutlayingcable,isahighprecision,goodstability,strongapplicabilityofnewin-situtemperatureindicator.IstheidealalternativetotraditionalpointerBimetalThermometerproducts,widelyusedinvariousindustrialandminingenterprises,universities,scientificresearchinstitutes.Temperaturenumberwedailyproductionandlifeinthereal-timeincontacttoofphysicalvolume,butitisseenottoof,onlybyfeelsonlyfeelstoprobablyoftemperaturevalue,traditionalofpointertypeofthermometerwhilecanindicatestemperature,butprecisionlow,usingenoughconvenient,displayedenoughintuitive,digitalthermometerofappearedcanletpeopleintuitiveofunderstandingthemselveswantedtoknowsoftemperaturewhatishowmanydegrees.Keywords:digitalthermometer，temperaturetransducer，ThreeandahalfoftheADCconversionchip，alarm，Atotalofanodeleddisplayscreen，Reversevoltagechip目錄TOC\o"1-3"\h\u3326第1章緒論 1262551.1課題研究的目的 151501.2設計任務與要求 117541.2.1數字溫度計的設計與實現任務 1187981.2.2數字溫度計的設計要求 1477第2章數字溫度計電路的總體設計 217072.1方案設計 2234682.2電路的總體設計 317542.2.1溫度傳感電路設計 3187982.2.2高溫預警系統(tǒng)設計 4115932.2.3Ａ／Ｄ轉換與數碼管顯示設計 5223042.2.4電壓反轉電路設計 643092.2.5整體電路圖 8224552.2.6零件清單 810895第3章設計功能仿真 1219205溫度傳感器模塊仿真 1210303A/D轉換模塊仿真測試及顯示模塊仿真測試 125133心得體會 153941參考文獻 167793附錄實物圖 23-10-第一章緒論1.1課題研究的目的目前溫度計的發(fā)展很快，從原始的玻璃溫度計管溫度計發(fā)展到了現在的熱電阻溫度

計、熱電偶溫度計、數字溫度計、電子溫度計等等。主要溫度儀表，如熱電偶、熱電阻

及輻射溫度計等在技術上已經成熟，但是它們只能在傳統(tǒng)的場合應用，尚不能滿足簡單、

快速、準確測溫的要求，尤其是高科技領域。因此，各國專家都在有針對性地競相開發(fā)

各種新型溫度傳感器及特殊與實用測溫技術，如采用光纖、激光及遙感或存儲等技術的

新型溫度計已經實用化。2008年起中國數字溫度計及恒溫器市場發(fā)展迅速，產品產出持續(xù)擴張，國家產業(yè)政

策鼓勵數字溫度計及恒溫器產業(yè)向高技術產品方向發(fā)展，國內企業(yè)新增投資項目投資逐

漸增多。投資者對數字溫度計及恒溫器行業(yè)的關注越來越密切，這使得數字溫度計及恒

溫器行業(yè)的發(fā)展需求增大。1.2設計任務及要求1.2.1溫度傳感器的設計與實現任務，主要完成：設計出原理圖，并根據原理圖弄出實物；使用溫度傳感器對溫度進行檢測，并采用共陽極發(fā)光二極管顯示屏直讀顯示；溫度測量的范圍在0～100度；要求溫度測量的精度誤差在0.5度以內；1.2.2數字溫度計的設計要求：由于數字溫度計主要包括溫度傳感電路，Ａ／Ｄ轉換與數碼管顯示電路，高溫預警系統(tǒng)，電壓反轉電路等部分。本課程設計要求做到以下設計：溫度傳感器對溫度進行檢測；TC7107芯片對檢測出微弱的電壓信號進行一定的放大處理而且能夠時刻的對放大的電壓信號進行采集；（3）根據有溫度與采集的電壓信號的關系進行數據轉換處理；(4)顯示程序的設計，用4位共陽極發(fā)光二極管顯示屏顯示所測得的溫度；(5)報警控制程序設計，根據溫度高低進行相應的處理.第二章煤氣檢漏儀硬件電路的總體設計2.1方案設計根據總體設計模塊圖，總共可以分為四個模塊。對相應的模塊進行相應的電路設計，找出相應的元器件，最后組成一個完整的數字溫度計。(1)溫度產生模塊溫度傳感器就是能將溫度信號反映到電信號上去，可以用熱敏電阻及一些熱傳感器來實現，由于熱敏電阻的阻值與溫度不成線性關系，所以這里主要是用溫度傳感器將溫度信號線性地反映到電壓上來實現溫度取樣，測量溫度信號為模擬量。(2)數模轉換及分析此模塊可以由三極管放大或是用集成運算放大器將取樣的溫度信號放大，然后用利用A/D轉換器進行轉換。A/D轉換主要的任務是對模擬電信號進行分析，將其信號轉換成數字信號。顯示模塊顯示電路可以用各種類型的七段LED顯示。這里根據要求，選了4個共陽極發(fā)光二極管顯示屏（4）報警模塊此模塊可以選用一些LED燈實現溫度超標時的報警電路。2.2電路的總體設計數字溫度計電路的總體設計主要包括了溫度傳感電路，Ａ／Ｄ轉換與數碼管顯示電路，高溫預警系統(tǒng)，電壓反轉電路等部分2.2.1溫度傳感電路設計LM35特點LM35是一種得到廣泛使用的溫度傳感器。由于它采用內部補償，所以輸出可以從0℃開始。LM35有多種不同封裝型式。在常溫下，LM35不需要額外的校準處理即可達到±1/4℃的準確率。其電源供應模式有單電源與正負雙電源兩種，正負雙電源的供電模式可提供負溫度的量測；兩種接法的靜止電流-溫度關系，在靜止溫度中自熱效應低(0.08℃)，單電源模式在25℃下靜止電流約50μA，工作電壓較寬，可在4—20V的供電電壓范圍內正常工作非常省電。工作電壓4～30V，在上述電壓范圍以內，芯片從電源吸收的電流幾乎是不變的（約50μA），所以芯片自身幾乎沒有散熱的問題。這么小的電流也使得該芯片在某些應用中特別適合，比如在電池供電的場合中，輸出可以由第三個引腳取出，根本無需校準。目前，已有兩種型號的LM35可以提供使用。LM35DZ輸出為0℃～100℃，而LM35CZ輸出可覆蓋－40℃～110℃，且精度更高，LM35應用溫度的測量及控制對保證產品質量、提高生產效率、節(jié)約能源、生產安全、促進國民經濟的發(fā)展起到非常重要的作用。由于溫度測量的普遍性，溫度傳感器的數量在各種傳感器中居首位，約占50%。LM35規(guī)格參數1、工作電壓：直流4～30V；2、工作電流：小于133μA3、輸出電壓：+6V～-1.0V4、輸出阻抗：1mA負載時0.1Ω；5、精度：0.5℃精度（在+25℃時）；6、漏泄電流：小于60μA；7、比例因數：線性+10.0mV/℃；8、非線性值：±1/4℃；9、校準方式：直接用攝氏溫度校準；10、額定使用溫度范圍：-55～+150℃。11、引腳說明：①電源負GND；②電源正VCC；③信號輸出S；12、指定工作溫度范圍LM35A-55℃to+150℃，LM35C,LM35CA-40℃to+110℃，LM35D0℃to+100℃2.2.2高溫預警系統(tǒng)設計由于考慮到環(huán)境等各個因素，所以我們給該溫度計加入了一個高溫預警的線路，該模塊電路利用了發(fā)光二極管LED達到而定電壓會亮，并且隨著電壓的升高亮度也會提高的原理，即溫度越高燈就越亮。經測試得出當電壓大于2V時燈開始亮。加上電阻使電壓能在指定溫度時達到2V，以起到高溫預警的作用。溫度傳感與高溫預警系統(tǒng)電路圖：2.2.3Ａ／Ｄ轉換與數碼管顯示電路設計ＴＣ７１０７是3位半的ADC轉換芯片,使用每段8ma的電流直接驅動共陽極發(fā)光二極管顯示屏，可以大大降低線性誤差，使其小于1個計數。翻轉誤差——等幅值與極性相反的漏電流輸入信號讀數之間的差值小于正負1個計數。高阻抗差分輸入可提供1pA的漏電流。差分參考輸入允許進行電阻比例測量或橋式傳感器測量。自動調零周期確保了輸入電壓為零時顯示屏讀數也為零。傳統(tǒng)的雙積分型轉換器測量周期分為兩個階段：①輸入信號積分②參考電壓積分（反積分）。在固定時間周期（TSI）內對正在轉換的輸入信號進行積分。通過計數時鐘脈沖信號來測量時間。然后對負極參考電壓常數進行積分，直到積分器輸出電壓回零。參考積分時間與輸入信號（TRI）成正比。基本雙積分型轉換器：在簡單的雙積分型轉換器中，一個完整的轉換需要積分器完成一個從“上升”到“下降”的輸出過程。這個簡單的算術公式是輸入信號、參考電壓和積分時間的函數。其中：VR=參考電壓TSI=信號積分時間（固定）TRI=參考電壓積分時間（可變）。如果VIN為常數：2.2.4電壓反轉電路設計由于溫度傳感器LM35和TC7107芯片都需要輸入±5V兩種電壓，所以加上電壓反轉電路，使電路電源同時具有正負兩種極性。該電路由電壓反轉芯片ICL760組成，使輸入的+5V電壓轉變成-5V電壓輸出，有效地減少了輸入電源的種類，使溫度計運行更容易。2.2.5整體電路圖2.2.6元件清單第三章設計功能仿真本次課程設計采用Proteus的ISIS7Professional軟件作為數字溫度計的設計和仿真平臺。數字溫度計模塊仿真Ａ／Ｄ轉換與數碼管顯示仿真測試及顯示模塊仿真測試如下圖，當向溫度傳感器輸入一個數值時，經過ＴＣ