基于数电数字温度计课程设计(附答辩PPT)

数字电子课程设计题目：数字温度计的设计与实现专业：班级：姓名：学号：指导老师：小组成员：成绩：数字温度计的设计与实现摘要数字温度计采用进口芯片组装精度高、高稳定性，误差≤0.5%，内电源、微功耗、不锈钢外壳，防护坚固，美观精致。数字温度计采用进口高精度、低温漂、超低功耗集成电路和宽温型液晶显示器，内置高能量电池连续工作≥5年无需敷设供电电缆，是一种精度高、稳定性好、适用性极强的新型现场温度显示仪。是传统现场指针双金属温度计的理想替代产品，广泛应用于各类工矿企业，大专院校，科研院所。温度数我们日常生产和生活中实时在接触到的物理量，但是它是看不到的，仅凭感觉只能感觉到大概的温度值，传统的指针式的温度计虽然能指示温度，但是精度低，使用不够方便，显示不够直观，数字温度计的出现可以让人们直观的了解自己想知道的温度到底是多少度。关键词：数字温度计；温度传感器；3位半的ADC转换芯片；报警；共阳极发光二极管显示屏；电压反转芯片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目录TOC\o"1-3"\h\u3326第1章绪论 1262551.1课题研究的目的 151501.2设计任务与要求 117541.2.1数字温度计的设计与实现任务 1187981.2.2数字温度计的设计要求 1477第2章数字温度计电路的总体设计 217072.1方案设计 2234682.2电路的总体设计 317542.2.1温度传感电路设计 3187982.2.2高温预警系统设计 4115932.2.3Ａ／Ｄ转换与数码管显示设计 5223042.2.4电压反转电路设计 643092.2.5整体电路图 8224552.2.6零件清单 810895第3章设计功能仿真 1219205温度传感器模块仿真 1210303A/D转换模块仿真测试及显示模块仿真测试 125133心得体会 153941参考文献 167793附录实物图 23-10-第一章绪论1.1课题研究的目的目前温度计的发展很快，从原始的玻璃温度计管温度计发展到了现在的热电阻温度

计、热电偶温度计、数字温度计、电子温度计等等。主要温度仪表，如热电偶、热电阻

及辐射温度计等在技术上已经成熟，但是它们只能在传统的场合应用，尚不能满足简单、

快速、准确测温的要求，尤其是高科技领域。因此，各国专家都在有针对性地竞相开发

各种新型温度传感器及特殊与实用测温技术，如采用光纤、激光及遥感或存储等技术的

新型温度计已经实用化。2008年起中国数字温度计及恒温器市场发展迅速，产品产出持续扩张，国家产业政

策鼓励数字温度计及恒温器产业向高技术产品方向发展，国内企业新增投资项目投资逐

渐增多。投资者对数字温度计及恒温器行业的关注越来越密切，这使得数字温度计及恒

温器行业的发展需求增大。1.2设计任务及要求1.2.1温度传感器的设计与实现任务，主要完成：设计出原理图，并根据原理图弄出实物；使用温度传感器对温度进行检测，并采用共阳极发光二极管显示屏直读显示；温度测量的范围在0～100度；要求温度测量的精度误差在0.5度以内；1.2.2数字温度计的设计要求：由于数字温度计主要包括温度传感电路，Ａ／Ｄ转换与数码管显示电路，高温预警系统，电压反转电路等部分。本课程设计要求做到以下设计：温度传感器对温度进行检测；TC7107芯片对检测出微弱的电压信号进行一定的放大处理而且能够时刻的对放大的电压信号进行采集；（3）根据有温度与采集的电压信号的关系进行数据转换处理；(4)显示程序的设计，用4位共阳极发光二极管显示屏显示所测得的温度；(5)报警控制程序设计，根据温度高低进行相应的处理.第二章煤气检漏仪硬件电路的总体设计2.1方案设计根据总体设计模块图，总共可以分为四个模块。对相应的模块进行相应的电路设计，找出相应的元器件，最后组成一个完整的数字温度计。(1)温度产生模块温度传感器就是能将温度信号反映到电信号上去，可以用热敏电阻及一些热传感器来实现，由于热敏电阻的阻值与温度不成线性关系，所以这里主要是用温度传感器将温度信号线性地反映到电压上来实现温度取样，测量温度信号为模拟量。(2)数模转换及分析此模块可以由三极管放大或是用集成运算放大器将取样的温度信号放大，然后用利用A/D转换器进行转换。A/D转换主要的任务是对模拟电信号进行分析，将其信号转换成数字信号。显示模块显示电路可以用各种类型的七段LED显示。这里根据要求，选了4个共阳极发光二极管显示屏（4）报警模块此模块可以选用一些LED灯实现温度超标时的报警电路。2.2电路的总体设计数字温度计电路的总体设计主要包括了温度传感电路，Ａ／Ｄ转换与数码管显示电路，高温预警系统，电压反转电路等部分2.2.1温度传感电路设计LM35特点LM35是一种得到广泛使用的温度传感器。由于它采用内部补偿，所以输出可以从0℃开始。LM35有多种不同封装型式。在常温下，LM35不需要额外的校准处理即可达到±1/4℃的准确率。其电源供应模式有单电源与正负双电源两种，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50μA，工作电压较宽，可在4—20V的供电电压范围内正常工作非常省电。工作电压4～30V，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50μA），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0℃～100℃，而LM35CZ输出可覆盖－40℃～110℃，且精度更高，LM35应用温度的测量及控制对保证产品质量、提高生产效率、节约能源、生产安全、促进国民经济的发展起到非常重要的作用。由于温度测量的普遍性，温度传感器的数量在各种传感器中居首位，约占50%。LM35规格参数1、工作电压：直流4～30V；2、工作电流：小于133μA3、输出电压：+6V～-1.0V4、输出阻抗：1mA负载时0.1Ω；5、精度：0.5℃精度（在+25℃时）；6、漏泄电流：小于60μA；7、比例因数：线性+10.0mV/℃；8、非线性值：±1/4℃；9、校准方式：直接用摄氏温度校准；10、额定使用温度范围：-55～+150℃。11、引脚说明：①电源负GND；②电源正VCC；③信号输出S；12、指定工作温度范围LM35A-55℃to+150℃，LM35C,LM35CA-40℃to+110℃，LM35D0℃to+100℃2.2.2高温预警系统设计由于考虑到环境等各个因素，所以我们给该温度计加入了一个高温预警的线路，该模块电路利用了发光二极管LED达到而定电压会亮，并且随着电压的升高亮度也会提高的原理，即温度越高灯就越亮。经测试得出当电压大于2V时灯开始亮。加上电阻使电压能在指定温度时达到2V，以起到高温预警的作用。温度传感与高温预警系统电路图：2.2.3Ａ／Ｄ转换与数码管显示电路设计ＴＣ７１０７是3位半的ADC转换芯片,使用每段8ma的电流直接驱动共阳极发光二极管显示屏，可以大大降低线性误差，使其小于1个计数。翻转误差——等幅值与极性相反的漏电流输入信号读数之间的差值小于正负1个计数。高阻抗差分输入可提供1pA的漏电流。差分参考输入允许进行电阻比例测量或桥式传感器测量。自动调零周期确保了输入电压为零时显示屏读数也为零。传统的双积分型转换器测量周期分为两个阶段：①输入信号积分②参考电压积分（反积分）。在固定时间周期（TSI）内对正在转换的输入信号进行积分。通过计数时钟脉冲信号来测量时间。然后对负极参考电压常数进行积分，直到积分器输出电压回零。参考积分时间与输入信号（TRI）成正比。基本双积分型转换器：在简单的双积分型转换器中，一个完整的转换需要积分器完成一个从“上升”到“下降”的输出过程。这个简单的算术公式是输入信号、参考电压和积分时间的函数。其中：VR=参考电压TSI=信号积分时间（固定）TRI=参考电压积分时间（可变）。如果VIN为常数：2.2.4电压反转电路设计由于温度传感器LM35和TC7107芯片都需要输入±5V两种电压，所以加上电压反转电路，使电路电源同时具有正负两种极性。该电路由电压反转芯片ICL760组成，使输入的+5V电压转变成-5V电压输出，有效地减少了输入电源的种类，使温度计运行更容易。2.2.5整体电路图2.2.6元件清单第三章设计功能仿真本次课程设计采用Proteus的ISIS7Professional软件作为数字温度计的设计和仿真平台。数字温度计模块仿真Ａ／Ｄ转换与数码管显示仿真测试及显示模块仿真测试如下图，当向温度传感器输入一个数值时，经过ＴＣ