数字温度计设计实验报告

1、数字电子综合性实验报告目:院:数字温度辻，电气工程与自动化名:号:班姓学 指导教师：、实验任务温度计是工农业生产及科学研究中最常用的测量仪表。 本课题 要求用中小规模集成芯片设计并制作一数字式温度计，即用数字 显示被测温度。具体要求如下：(1) .测量范围-20150度。(2) .测量精度0.5度。(3) . 4 位LED数码管显示。通过温度传感器LM35采集到温度信号，经过整形电路送到A/D转换器，然后通过译码器驱动数码管显示温度。ICL7107集A/D转换 和译码器于一体，可以直接驱动数码管，省去了译码器的接线，使电 路精简了不少，而且成本也不是很高。ICL7107只需要很少的外部元 件就

2、可以精确测量0到200mv电压，LM35本身就可以将温度线性转 换成电压输出。综上所述，采用 LM35采集信号，用ICL7107驱动数 码管实现信号的显示。故采用基于 LM35与 ICL7107的数字温度计设 计方案。1、原理框图传感器温度采集A/D转化1数码管驱 动电路原理及其电路组成数字温度计的设计原理图见附录 1。它通过LM35对温度进行采 集，通过温度与电压近乎线性关系，以此来确定输出电压和相应的电 流，不同的温度对应不同的电压值， 故我们可以通过电压电流值经过 放大进入到A/D转换器和译码器，再由数码管表示出来。1、传感电路LM35具有很高的工作精度和较宽的线性工作范围，该器件输出电

3、压与摄氏温度线性成比例。因而，从使用角度来说，LM35与用开尔文标准的线性温度传感器相比更有优越之处，LM35无需外部校准或微调，可以提供士 1/4 C的常用的室温精度。LM35具有以下特点：(1) 工作电压：直流430V;(2) 工作电流：小于133卩A(3) 输出电压：+6-1.0V(4) 输出阻抗：1mA负载时0.1 Q ;(5) 精度：0.5 C精度(在+25C时)；(6) 漏泄电流：小于60 1 A;(7) 比例因数：线性+10.0mV/C；(8) 非线性值：士 1/4 C;(9) 校准方式：直接用摄氏温度校准；(10) 封装：密封TO-46晶体管封装或塑料TO-92晶体管封装；(1

4、1) 使用温度范围：-55+150C额定范围电压输出采用下图接法：2、A/D转化器ICL7107是高性能、低功耗的三位半AD转换器，同时包含有 七段译码器、显示驱动器、参考源和时钟系统。ICL7107可直接驱动 共阳极LED数码管。ICL7107将高精度、通用性和真正的低成本很好 的结合在一起，它有低于10uV的自动校零功能，零漂小于1uV/C, 低于10pA的输入电流，极性转换误差小于一个字。真正的差动输入 和差动参考源在各种系统中都很有用。在用于测量负载单元、压力规管和其它桥式传感器时会有更突出的特点。ICL7107转化器原理图如图2.4所示。其中计数器对反向积分过 程的时钟脉冲进行计数。

5、控制逻辑包括分频器、译码器、相位驱动器、 控制器和锁存器。驱动器是将译码器输出对应于共阳极数码管七段笔画的逻辑电 平变成驱动相应笔画的方波。 图2.4 ICL7107转化器原理图控制器的作用有三个：第一，识别积分器的工作状态，适时发出控制信号，使各模拟 开关接通或断开，A/D转换器能循环进行。第二，识别输入电压极性，控制 LED数码管的负号显示。第三，当输入电压超量限时发出溢出信号，使千位显示“1"，其 余 码 全 部 熄 灭。钓锁存器用来存放A/D转换的结果，锁存器的输出经译码器后 驱动LED。它的每个测量周期自动调零（AZ）、信号积分（INT） 和反向积分（DE三个阶段。双积分型

6、A/D转换器的电压波形图如图2.5所示图2.5双积分型A/D转换器的电压波形图ICL7107AD转换器的管脚排列及其各管脚功能如下图所示1V-OSC1402D1OSC2 393C1OSC3 384B1TEST 37A1REF Hl 366F1REF LO 357GICREF-348E1CREF 33PD2COMMON 32W C2ICL71O7IN HI 3111 B2INLO 3012A213 F2BUFF 2814 E2INT2715 D3V- 2616 B3G2 2517 F3C3 2418E3A3 23WAB4G3 22120POLGND21ICL7107是集A/D转换和译码器为一体的

7、芯片，而且这芯片能够驱动三个数码管工作而不需要更多的译码器，这给我们连接电路或者 分析电路提供了一定的方便。ICL7107芯片的管脚比较多，每一个管 脚所代表的功能也各不相同，能够组成各种电路，比如说有积分电路。 这要求我们在接电路时要小心，不能出现错误。3、数码管显示数码管可以分为共阳极与共阴极两种，共阴极是把所有LED的阳极连接到共同接点com而每一 LED的阴极分别为a,b,c,d,e,f,g 及 sp （小数点），它的内部结构图如下图所示共阳极数码管内部结构在本次设计当中，由于ICL7107的特点，它只能驱动共阳极数码 管，故我们要选用共阳极七段数码管。在连接数码管时，我们要注意 数码

8、管各个管脚所对应的字母，不能接错或接漏。ICL7107自身连接以及与4位数码管间的连接见下图:4、总电路图iTI IITTL*TR5ID-皿 *TBCT»-.V1N* W具 1 1Cl01FlV1H-ifliurrV1MTGRtr -VREF+VRer-SFJTEST関棚DSC1CSC?SOILD3G7 V-GNV>SJILina21is1111四、电路调试我们要通过调试电路来发现设计电路的相关内容（1）按照设计电路图检查所焊电路是否正确，特别注意其电路中各 个的芯片的管脚是否连接正确。（2） 然后接通电源，看数码管是否有数值显示，如果没有，就要重 新检查其电路，寻找错误。（3

9、） 完成（2）步骤后，调节基准值即调节电位器使得ICL71407 芯片中35管脚与36管脚的电压值稳定在IV。这样数码管显 示数值就是当前温度了。（4）调节好基准值完后，尝试用热源靠近 LM35芯片，查看温度升 高是否正常，数码管显示是否正常。五、收获与体会我们认为，在这学期的实验中，在收获知识的同时，还收获了阅历，收获了成熟，在此过程中，我们通过查找大量资料，请教老师，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在 各种其它能力上也都有了提高。之前以为有了图，应该就是焊电路板而已，应该不难，然而在 实践中，我们还要去了解各种芯片的管脚接法，还有线路布置，确 属不易。就算很认真的按照电路图焊好，并且很细心得检查了一遍， 调试的时候还是会不可避免地遇到问题，这就培养了我们的应对能 力，蛮不错的！更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会