《数字温度计设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字温度计设计（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!电子技术课程设计报告 （数字温度计） 姓 名：学 号：专业年级：电信111指导教师：设计时间：2013/06/17-2013/06/27 如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!第一章 引言1第二章 设计任务与要求1第三章 设计方案13-1采集和放大:23-2模数转换：23-3数码显示：2第四章 设计原理与电路24-1温度传感器原理：24-2模数转换原理：44-3显示数码管:11第五章 电路的组装与调试12第六章 设计总结与感想15附录16参考文献：17如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!第一章 引言科技的高速发展，科技产品在不断的的更新。传统
2、的温度计已经不能满足人们对温度准确度和精确度的要求。这些参数的获取都需要有高科技做保证，在三大信息信息采集(即传感器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)中，传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器技术，在我国各领域已经引用的非常广泛，可以说是渗透到社会的每一个领域，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。测量温度的关键是温度传感器，温度传感器随着温度而引起的物理参数变化有：膨胀，电阻，电容，电动势，磁性能，频率，光学特性及热噪声等等。温度传感器的发展经历了三个发展阶段
3、：传统的分立式温度传感器、模拟集成温度传感器、智能集成温度传感器。当今信息化时代展过程中，各种信息的感知、采集、转换、传输和处理的功能器件已经成为各个应用领域中不可缺少的重要技术工具。传感器是信息采集系统的首要部件，是实现现代化测量和自动控制的主要环节，是现代信息产业的源头，又是信息社会赖以存在和发展的物质与技术基础。可见理解和撑握传感器的知识与技术有着其极重要的意义。对采集的信息都希望用最直接的方式显示出来，但是传感器所采集的信息是模拟的信号，并且信号是非常微小的，需要用放大器进行放大。模拟信号不能直接用数字仪器直接显示，通过模数转换之后就可以将模拟量转变成数字量，在通过数码管进行显示。有些
4、可以直接与单片机链接。数码管有共阳极与共阴极两类，本次设计采用的是共阳极的七段数码管。第二章 设计任务与要求 设计任务：设计一数字温度计，将测量的温度值转换为数字量并显示出来，即将收集的模拟的信号转换成数字信号。 设计要求：必须选择一个温度传感器，并且所设计的数字温度计测量的范围为0-100,采用数模转换（单片机除外），LED数码管进行数字显示。第三章 设计方案设计方案主要包括温度的采集与信号的放大，数模转换，数码显示三部分。温度的采集与放大数模转换数码显转换示如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!3-1采集和放大:温度的改变会影响一些电阻的阻值，温度传感器是通过物体随温度变化而变化的特性
5、来测量的。一般采用阻值的变化与温度的变化有线性关系的电阻来采集温度，最后通过阻值的变化来反映出温度。Pt100铂热电阻与温度之间存在着线性的关系，通过阻值的变化可以得到对应的温度。有些是采用热电偶的方式，温度检测部分可以使用低温热偶，热电偶由两个焊接在一起的异金属导线所组成。热电偶产生的热电势由两种金属的接触电势和单一导体的温差电势组成。通过将参考结点保持在已知温度并测量该电压，便可推断出检测结点的温度。本次课程设计主要用LM35,温度传感器，它能集温度的采集与放大于一身的传感器，而且采用LM35的电路比较简单，于其内部已将采集的信号进行放大。3-2模数转换：数模转换就是将采集的温度模拟信号转
6、换为数字信号，能够被数码管识别的数字信号。AD0809,TC7107.MC14433等都是模数转换器，只是AD0809是与单片机搭配电路比较简单，但是该课程设计不能用单片机。TC7107与MC14433都是三位半的模数转换器，其可以直接与数码管进行连接显示。但是MC14433在仿真软件protues中没有，所以只能采用TC7107。3-3数码显示：数码显示就是将TC7107转换成的数字信号进行显示。一般数码管有共阳极与共阴极两类，共阳与共阴的只要区别就是其公共端是接阳极还是接阴极，如果接阴极就为共阴极，反之为共阳极。数码管根据不同的信号显示不同的值，但是一个数码管只能显示09还有负号与小数点。
7、09的显示主要是其ag管脚的组合显示。如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!第四章 设计原理与电路4-1温度传感器原理：温度传感器主要就是LM35，由于它采用内部补偿，所以输出可以从零度开始。LM35系列是精密集成电路温度传感器，其输出的电压线性地与摄氏温度成正比，比按绝对温标校准的线性温度传感器还得多。其主要的优点有：l 在摄氏温度下直接校准。l +10mV/线性刻度系数。l 在25时确定0.5的精度。l 适合于远程应用。l 工作电压范围广（430）。l 低功耗，小于60uA。l 非线性仅为1/4。l 输出阻抗，通过1mA电流时仅为0.1。LM35有多种不同的封装型式，在常温下，LM35
8、不需要额外的校准处理就能达到 1/4的准确率。其电源供电有单电源与双电源供电两类，正负双电源的供电模式可提供负温度的量测；两种接法的静止电流-温度关系，在静止温度中自热效应低(0.08)，单电源模式在25下静止电流约50A，工作电压较宽，可在420V的供电电压范围内正常工作非常省电。工作电压430V，在上述电压范围以内，芯片从电源吸收的电流几乎是不变的（约50A），所以芯片自身几乎没有散热的问题。这么小的电流也使得该芯片在某些应用中特别适合，比如在电池供电的场合中，输出可以由第三个引脚取出，根本无需校准。目前，已有两种型号的LM35可以提供使用。LM35DZ输出为0100，而LM35CZ输出可
9、覆盖40110，且精度更高，两种芯片的精度都比LM35高，不过价格也稍高。其计算公式为： 4-1-1 图4-1LM35VCC（430）GNDOUT132如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!图4-2其输出的电压与温度之间是线性的关系，也就是说当温度问10时期输出的电压时0.1V。这一主要的特性使得温度的测量得到简化。所以LM35作为传感器，一般你有三个管脚，如图4-1所示1管脚接电源，选取+5V电源，3管脚接地，2管脚为输出端口，接TC7107的输入管脚。直接将LM35接在电路中就可以仿真温度计，感受温度的变化。图4-34-2模数转换原理：数字温度计将采集的模拟的信号转换为数字信号，并能通
10、过数码管显示出来，采用TC7207三位半的A/D转换器进行模数转换。它能直接驱动7段数码管进行数码显示，最后可得温度的数字信号。TC7107是高性能，低功耗的三位半的A/D转换器，它自身包含七段数码显示器，显示驱动器，参考源和时钟系统。三位半是十进制数0000-1999。所谓三位是指个位，十位，百位，其数字显示范围是0如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!9而半位是指千位数，它不能与个位，十位，百位那样从09，只能由0-1变化，即二值状态，所以称为半位。如果超过了量程，那么千位数就会显示1，反之就是0，一般采用将该显示的零进行消隐。与ADC0809芯片相比，TC7107使得电路简化的同时又
11、节约了成本，所以选择TC7107更合适。TC7107是把模拟电路与逻辑电路集成在一块芯片上，属于大规模的CMOS集成电路，其主要特点是：l 可以采用是电源供电，5V的电源，有助于实现仪表的小型化。l 芯片内部有异或门输出电路，可以直接驱动LED显示器。l 功耗低，芯片本身消耗的电流只有1.8mA，功耗约16mW。l 输入阻抗高，对输入信号没有衰减作用。l 能通过内部的模拟开关进行自动调零和自动显示极性的功能。l 噪声低，失调温标和增益温标均很小。具有良好的可靠性，使用寿命长。l 整机组装方便，无须外加有源器件，可以很方便的进行功能检查。图4-4 如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!图4-
12、4为TC7107的管脚图，一共有40个管脚，其每一个管脚的意义表1所示：1V+提供正电压2D1激活个位显示的d部分3C1激活个位显示的c部分4B1激活个位显示的b部分5A1激活个位显示的a部分6F1激活个位显示的f部分7G1激活个位显示的g部分8E1激活个位显示的e部分9D2激活十位显示的d部分10C2激活十位显示的c部分11A2激活十位显示的a部分12B2激活十位显示的b部分13F2激活十位显示的f部分14E2激活十位显示的e部分15D3激活百位位显示的d部分16B3激活百位显示的b部分17F3激活百位显示的f部分18E3激活百位显示的e部分19AB4激活千位显示1的上下两部分20POL激活
13、负极性显示21BP/GND 数字接地端22G3激活百位显示的g部分23A3激活百位显示的a部分24C3激活百位显示的c部分25G2激活十位显示的g部分26V-提供负电源27VINT积分输出。积分电容的连接点28VBUFF连接积分电阻。满量程为200mV时，电阻阻值一般为47K，若为2V时，电阻的阻值为470K29CAZ自动调零电容的容量对系统噪声会产生影响。满量程为200mV时，使用的电容为0.47uF，若满量程为2V时，电容为0.047uF如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!30VIN-连接的是模拟低电平输入信号31VIN+连接的是模拟高电平输入信号32ANALOG COMMON,主要
14、用来设置模拟共模电压，用于电池操作或那些输入信号以电源为基准的系统。其还可以充当电源33（34）CREF-，CREF+大部分应用中使用0.1uF的电容。如果存在大共模电压，并且使用的200mV的量程，使用1uF的电容比较好，它将会使翻转误差保持为0.5个计数35（36）VREF-,VREF+。VREF+需要此模拟输入引脚以生成满量程输出即1999个计数。在引脚35与36之间放置100mV电压，其满量程为199.9mV，在35与36管脚之间加1V的电压时，其满量程为2V37TEST测试登。如果测试电压升至V+时，所有的将会导通，并且数码管显示的读书为-1888.除此之外还可以作为外部小数点的负供电电压38,39,40OSC3,OSC2,OSC1。这三部分组成振荡器部分。对于48kHz的时钟，38管脚接10
