电子技术课程设计报告要求.

1、湖南科技学院课程设计报告课程名称：电子技术课程设计设计题目： 基于PT100设计温度计系别：电子工程系专业：电子科学与技术班级：电子1002班学生姓名：颜小勤肖亚军阳武杏学 号：201006003214 201006003208 201006003209起止日期：2012/9/102012/12/5指导教师评语：指导教师签名：年月日成绩 评 疋项目权重成绩1、设计过程中出勤、学习态度等方面0.22、课程设计质量与答辩0.53、设计报告书写及图纸规范程 度0.3总成绩本文首先简要介绍了铂电阻 PT100的特性以及测温的方法，在此基础 上阐述了基于PT100的温度测量系统设计。在本设计中，是以铂电

2、阻PT100 作为温度传感器，采用分压测温的方法，通过ICL7107进行控制显示，用放大器、ICL7107进行温度信号的采集。本设计采用了单线制铂电阻温度 测量电路，通过对电路的设计，减小了测量电路及PT100自身的误差，使温控精度在0 C100 C范围内达到士 0.5 C。关键词：PT100 ICL7107 温度测量AbstractThis article briefly describes the characteristics of PT100 plat inum resista nee and temperature measurementmethod, on the basis it

3、 describes the design of temperature measurementsystem based on PT100.In this design, it is use a PT100 plati num resista nee as temperature sen sor, i n order to acquisiti on the temperature sig nal, it use of con sta nt-voltage temperature measureme nt method and use ILC7107 control, Amplifier. It

4、 can still improve the perform used singleness temperature circuit and reduce the measurement eror. The temperature precision is reached 05C betWeen 0C 100C .Keywords:PT100ICL7107 Temperature Measuresii设计要求 错误！未定义书签1 .前言 错误！ 未定义书签2. 温度计原理图的选择 错误！未定义书签2.1方案一原理框图 错误！未定义书签。2.2方案二原理框图 错误！未定义书签。2.3方案三原理框

5、图 错误！未定义书签。2.4温度计原理图的选择方案. 错误！未定义书签。3. 各组成部分的工作原理 错误！未定义书签3.1温度计处理电路 的工作原理. 错误！未定义书签。3.2 ICL7107电路的工作原理. 错误！未定义书签。3.3总电路图 错误！未定义书签。4. 电路仿真 错误！未定义书签4.1处理电路的仿真 错误！未定义书签。4.2 ICL7107电路的仿真 错误！未定义书签。4.3总电路的仿真 错误！未定义书签。5. protel制图及PCB板的制作和电路的安装. 错误！未定义书签5.1 protel 制图 错误！未定义书签。5.1.1 温度计处理电路 原理图. 错误！未定义书签。5.

6、1.2 .温度计处理电路 PCB布线图.错误！未定义书签5.1.3 .温度计处理电路 PCB板三维图 错误！未定义书签5.2温度计处理电路 PCB板的制作 错误！未定义书签5.3 将各元件安装到 PCB板上 . 错误！未定义书签。6. 电路的实验结果及分析 错误！未定义书签6.1温度计处理电路 的实验结果. 错误！未定义书签。6.2总电路的实验结果 错误！未定义书签。6.3实验结果分析 错误！未定义书签。7. 实验总结 错误！未定义书签8. 仪器仪表清单 错误！未定义书签9. 参考文献 错误！未定义书签10. 致谢 错误！未定义书签2设计要求用PT100设计温度计，ICL7107显示温度，温度

7、显示0C100 C,误差在0.5 C。刖言随着科技的发展和“信息时代”的到来， 作为获取信息的手段一一传感器技术得到 了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。因此， 了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。传感器主要用于测量和控制系统，它的性能好坏直接影响系统的性能。因此，不仅 必须掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标，还必须懂得传感器经过适当的接口电 路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求，而且只有通过对传感器应用实例的原 理和智能传感器实例的分析了解，才能将传感器和信息通信与信息处理结合起来，适应 传感器的生产、研制、开发和应用。另一

8、方面，传感器的被测信号来自于各个应用领域， 每个领域都为了改革生产力、提高工效和时效，各自都在开发研制适合应用的传感器， 于是种类繁多的新型传感器及传感器系统不断涌现。温度传感器是其中重要的一类传感 器。其发展速度之快，以及其应用之广，并且还有很大潜力。为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用 途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文利用单片机结合温度传感器技 术而开发设计了这一温度测量系统。文中将传感器理论与单片机实际应用有机结合，详 细地讲述了利用热电阻作为温度传感器来测量实时的温度，以及实现热电转换的原理过程。本设计应用性比较强，设计系统可以作为

9、温度测量显示系统，如果稍微改装可以做 热水器温度调节系统、生产温度监控系统等等。本课题主要任务是完成环境温度检测并 显示温度。本设计系统包括温度传感器，信号放大电路，温度采集显示模块三个部分。 文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。温度计原理图的选择方案一：设计者阳武杏本电路由三部分组成：非线性补偿，调零电路，放大电路整个电路处理完成时输出：0C对应OmV 100C对应200mV一级OP07故PT100的非线性处理，输出的信号由二级 OP07故调零处理，再把信号送给三级OP07故稳定的放大，放大的信号送入 TCL7107采集显示。方案二：恒流源处理 设计者 肖亚军通过OP07做一个1mA恒

10、流源，为PT100提供稳定的电流，温度传感器两端的电压 再通过OP07调零、放大输出。放大的信号送入 TCL7107采集显示。PT100的温度从0到100C显示0到200mV恒流源的设计：原理图中当 R10=R20,R40=R50,R30=R40+R50.匸VCC*R30*R40/R20方案三：分压处理法设计者颜小勤分压处理是基于恒流源基础上设计，调试过程中分压只要电阻达到一定的大小，流过整个电路的电流就小于1mA PT100的电阻在0到100C里电流基本稳定不变，温 度传感器分的电压再经过 OP07调零放大输出。放大的信号送入TCL7107采集显示。PT100的温度从0到100C显示0到20

11、0mV温度计原理图的选择方案方案选择：每个方案都做出了实物，在实物的基础上选择方案三。方案一做出来的实物结果跟仿真差了太多，性能太差。方案二和方案三相差不大，方案三节省一个 OP07各组成部分的工作原理温度计处理电路的工作原理测温的模拟电路是把当前PT100热电阻传感器的电阻值，转换为容易测量的电压值， 经过OP07放大信号后送给ICL7107采集。因为热敏电阻的阻值和温度呈正比关系，设计人员只需将已知电流流过该电阻就可 以得到与温度成正比的输出电压。根据已知的电阻 -温度关系，就可以计算出被测温度 值。PT100分度表1t643007223S72859. 63 .aw-07124 71曲&$

12、3.492 ft7_5S2 71534 75.630ca.oee67_12O71.13476,131SB.O337073374732M.2S762.2&070.33274.33357J21 C1JB76 站輝6S.93173.93457.41401-47199.S3O73.534S7jM? ftlJOKU.1M69.12073.13488 72772.73530 JOB79_79-51279 1147871777J&2177Q77.1256457163.875S3.47982-08382.68782.na帆理81.4971-100SO. 7033022672787.43207-034&6-64

13、3S&E53B5.457B4.6668l7fi701J7390-dWS9.4049.010BSLA1A96.0B&9&O49502WW9M.51794.12493.73$93.33962.94092 5630100-D00弱赵9a_&2798.43&S7J&5397_M1侧EM96.47B01234567e&100.000H 00却1Q07B11&i.i721011.582W1 刃53102.343102733W3.123103.513loa.aoa104 JM2104-682106-071105,40010B23SlOJjDlft107.40S107.7Wioe.i62lOe.STD1O65

14、109.347109.73S110 1231101011O9961112991H1jC73112-000112.44?11236113.221llG.iSOS113.966114W114-706115.1&S115.5411l5-ft27110l3131血她117 085117.470117.&56116.24111B 82711&.012110 307110.7120.1BF120S52120.930121JS1121.706122 000122.474122 ess1234214.009124J3124,777i2S-ieo125543j篦咖126-300谊晦127.07S127A5S12

15、7.&10128223128306launv12DJ7Q129 752130.133130.S1&130.097131J 76131,600132,CM1132.422133.164133 5ti5133,94613J.326m.707136.M713.4W13S.&413C22Biae.081昶M1372M7137.747136.12S00136.5OS136j&S6139.2S4139.0*3140.022140 40)140.779141.1M111-5361*1 91JOP07的介绍op07的功能介绍：Op07芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。由于OP07具有非常

16、低的输入失调电压（对于 OP07A最大为25卩V 所以OP07在很多应 用场合不需要额外的调零措施。OP07同时具有输入偏置电流低（OP07A为土 2nA）和开 环增益高（对于OP07A为300V/mV的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得 OP07 特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。特点：超低偏移：150叮最大。低输入偏置电流：1.8nA。低失调电压漂移：0.5卩V/C。超稳定时间：2卩V/month最大高电源电压范围：土 3V至土 22V工作电源电压范围是土 3V 18V;外观图NDIPS(Plastic Package)管脚图Offset Null 1Invert

17、ing Input Non-inertng Input vcc _8765Offset Null 2cc斗OutputN.C.1和8为偏置平衡（调零端），2为反向输入端，3为正向输入端，4电源负，5空脚6为 输出，7接电源正。ICL7107电路的工作原理块应用非常广泛的集成电路。ICL7107是一块应用非常广泛的集成电路。 它包含3 1/2位数字A/D转换器，可直接驱动LED数 码管，内部设有参考电压、独立模拟开关、逻辑控制、显示驱动、自动调零功能等。ICL7107采集温度处理电路的电压信号显示在数码管上。3R30IK按所莒 ;码 试时逊亮 测下有全$宀次1J4IKJ畀V*?2000V10M

18、Ohm测试电压输入|3127.1 UF22uFu注意接地引脚：芯片的电源地是21脚，模拟地是2tf.k r391aJOOKIOOdF32脚，信号地是 30脚，基准地是 35脚。38, 39, 40组成特定的频率网络。总电路图总电路就是把温度处理电路与信号采集显示电路的组合，由前端信号的处理送到TCL7107芯片的采集电路。21温度传感器处理电路的仿真方案一方案二方案三ICL7107电路的仿真TCL7107的电路仿真是同一个模式CftEf-CR.EF*VlBiTVIUFFVIM- 館WVlR01risD LM & GP总电路的仿真此处只帖了方案三的总电路，其他 2个方案仿真结果基本相同prote

19、l制图及PCB板的制作和电路的安装protel制图温度计处理电路原理图方案一:方案二:方案三:温度计处理电路 PCB布线图方案方案二:gm:温度计处理电路 PCB板三维图方案一:方案二:方案三応 Ondo2UJ温度计处理电路PCB板的制作制作流程： 将布线的底层打印到 A4热转印纸，将覆铜板磨光，把转印纸对准覆铜板，用熨斗压熨半分钟。最后用盐酸加双氧水腐蚀，比例为 1： 2混合加少量水腐蚀 清洗干净后，用打孔机把焊盘孔打穿。方案三为方案一做出来验证结果不对，制作的万 能板电路。图如下：方案一方案二将各元件安装到PCB板上对照原理图，把各需要的元件找好，根据打印原理图把各元件正确的放入焊盘中,

20、用烙铁焊锡焊接好。电路的实验结果及分析温度计处理电路的实验结果测量时直接用电压表测量输出电压和 PT100的电阻测量电阻Q105.3107.7110.6114.8119.6仿真电压mV27.840.455.577.3102实测电压mV27.239.854.576.2101.2总电路的实验结果实测温度是用实测电压除以2转换得到测量电阻Q105.3107.7110.6114.8119.6仿真温度c13.920.227.738.651.1查表温度C1420273851实测温度C13.619.926.638.150.6实验结果分析温度处理电路模块较少，因此我们三人没有将模块拆分各自调试。电路总电流流过

21、 PT100分压流进OP07做调零处理，0 C时电阻100 Q ,分压为 Vin=VCC/(R1+Rpt)*Rpt=95.2mV.调零原理送进负信号是正信号抵消：VEE/R7=95.2mV流入第二个OP07时： Vi=R5/R3*(Vin+VEE/R7)。经过放大后输出为： V0=R9/R6*Vi。TCL7107采集时基准电压 为Vref=200mV,显示的数值与基准的关系： Vin/Vref*1000 。在实际电路中由于电阻的精密度不是很高，电阻不能百分之百的达到仿真时设置的电阻，测的误差就比较大，总的来说各部分设计的还算合格，万能板焊接的电路，电阻 不能满足时，用小精密电阻串联补足大电阻少

22、的那部分电阻。PT100的温度在100C以内把它的变化看成为线性的，电流限制在1mA以内。实验总结从一开始的课题确定，到后来的资料查找、理论学习，再有就是近来的调试和测试 过程，这一切都使我们的理论知识和动手能力进一步得到提升。在画原理图、电路仿真 和调试过程中不可避免地遇到各种问题，这要求保持沉着冷静，联系书本理论知识积极 地思考，实在解决不了时候可以请教同学或指导老师。虽然在制作过程中不可避免地遇 到很多问题，但是最后还是在老师以及同学的帮助下圆满解决了这些问题，实现了整个 课程设计与最后调试，相关指标达到预期的要求，很好地完成了本次设计任务。在设计中，首先遇到的困难就是protel的不熟练。一个看似简单的电路图，但protel电路板设计和PCB布线中，其实没有那么简单了，从着手到画出 PCB整整花了 2 天多时间但PCB板是自己实验融去焊铜，不能有相交导线，PCB布