数字式温度计课程设计报告

数字式温度计终期报告电子线路课程设计终期报告——数字式温度计设计一、方案设计系统组成框图：系统各模块电路图及原理：①温度传感器温度传感器采用LM35D温度传感器，其管脚图和输出特性图如下图：②信号放大处理电路为了使测量精度更高，需要对对LM35D输出信号进展校准处理，电路图如下：③A/D转换器A/D转换器采用MC14433，其连接方式如下图：其中，MC14433的各引脚说明如下：Pin1〔VAG〕—模拟地，为高科技阻输入端，被测电压和基准电压的接入地。Pin2〔VR〕—基准电压，此引脚为外接基准电压的输入端。MC14433只要一个正基准电压即可测量正、负极性的电压。此外，VR端只要加上一个大于5个时钟周期的负脉冲〔VR〕，就能够复为至转换周期的起始点。Pin3〔Vx〕—被测电压的输入端，MC14433属于双积分型A/D转换器，因而被测电压与基准电压有以下关系：Pin4-Pin6〔R1/C1，C1〕—外接积分元件端。积分电容一般选0.1uF聚脂薄膜电容，在2.000V满量程时，电阻R1约为470kΩ，本设计中需要2.000V的量程，所以选择470kΩ的电阻。Pin7、Pin8〔C01、C02〕—外接失调补偿电容端，电容一般也选0.1uF聚脂薄膜电容即可。Pin9〔DU〕—更新显示控制端，此引脚用来控制转换结果的输出。如果在积分器反向积分周期之前，DU端输入一个正跳变脉冲，该转换周期所得到的结果将被送入输出锁存器，经多路开关选择后输出。否则继续输出上一个转换周期所测量的数据。这个作用可用于保存测量数据，假设不需要保存数据而是直接输出测量数据，将DU端与EOC引脚直接短接即可。本设计中不需要保存数据，所以直接将DU端与EOC引脚短接。Pin10、Pin11〔CLK1、CLK0〕—时钟外接元件端，MC14433内置了时钟振荡电路，对时钟频率要求不高的场合，可选择一个电阻即可设定时钟频率，时钟频率为66kHz时，外接电阻取300kΩ即可。Pin12〔VEE—负电源端。VEE是整个电路的电压最低点，此引脚的电流约为0.8mA，驱动电流并不流经此引脚，故对提供此负电压的电源供应电流要求不高。Pin14〔EOC〕—转换周期完毕标志位。每个转换周期完毕时，EOC将输出一个正脉冲信号。Pin15〔

〕—过量程标志位，当|Vx|VREF时，输出为低电平。本设计中最高温度为100℃，对应输入电压为1.000V,所以|Vx|一般不会大于VREF。Pin16、17、18、19〔DS4、DS3、DS2、DS1〕—多路选通脉冲输出端。DS1、DS2、DS3和DS4分别对应千位、百位、十位、个位选通信号。当某一位DS信号有效〔高电平〕时，所对应的数据从Q0、Q1、Q2和Q3输出，两个选通脉冲之间的间隔为2个时钟周期，以保证数据有充分的稳定时间。Pin20、21、22、23〔Q0、Q1、Q2、Q3〕—BCD码数据输出端。该A/D转换器以BCD码的方式输出，通过多路开关分时选通输出个位、十位、百位和千位的BCD数据。Pin24〔VDD〕—正电源电压端。④31/2位显示电路本模块采用CD4511译码器、MC1413驱动器和七段LED数码管，原理图如下：系统整体电路图及原理介绍整个系统的原理图如下：数字式温度计测量原理：首先，LM35D温度传感器将温度信号转化为电信号，根据其输出特性，电信号的范围为0V--1.000V，电信号经过调校后输出到MC14433A/D转换器的输入端，因为温度传感器的输出和温度是线性关系，又有公式，所以输出读数和温度也是线性关系，比方0℃℃对应读数026.3、37℃对应读数037.0、100℃对应读数100.0。这个电信号〔模拟〕进入A/D转换器后变为数字信号从Q0-Q3输出，这时的数字信号为BCD码，经过译码器后输入到数码管显示。但是数码管有四个，而Q0-Q3只能控制一个数码管，则如何实现四个数码管同时点亮并共同显示温度呢？这个就要靠MC14433A/D转换器了，不得不说，这是个比拟强大的A/D转换器。MC14433的20到23号管脚DS4、DS3、DS2、DS1是多路选通脉冲输出端，例如，当DS1为高电平时，Q0-Q3输出百位的BCD码，而DS1通过MC1413选中百位的数码管，其他数码管的显示同理。在时钟信号的作用下，Q0-Q3轮流输出百、十、个、十分位的BCD码，同时DS1-DS4选中对应位的数码管，又因为其轮流显示的频率很高，所以在人眼看来是四个数码管同时点亮并共同显示温度。调试步骤在万能板上将电路焊好后，用万用表测试有短路、开路等，然后接入电源，先确认各器件有无发热现象，然后观察输出结果。在第一次通电时，数码管全亮，不能正确显示结果，于是我们开场排查原因，最后发现是MC1413的未接入+5V电源。接入后，数码管不显示数字，我猜想是因为基准电压未调，传感器输入电压超过基准电压导致MC14433不能工作。于是我们进入下一步。调节基准电压为2V。这个过程看起来简单，但是在实际操作中却非常麻烦。因为调节基准电压的电位器和基准电压的测试点在电路板的两面，我只好调节一点电位器，就把板子翻过来测基准电压，然后再调节一点电位器……如此循环屡次，终于将基准电压调为2V。观测结果。电路板能正常工作，显示正常。测试数据及实验结果以商用温度计为标准，比照数据如下：单位：℃商用温度计读数202530354045505560数字是温度计读数6570758085……数字温度计的数据误差在规定的范围之内，且有较好的线性，可见温度计有着可靠的输出结果。器材清单：器件名称数量单价总价MC144111CD45111MC140310P071LM35D1MC14131电位器2电阻11电容4电解电容27660S1开关1USB插口1二极管1电源线1万能板1数码管1杜邦线假设干导线假设干总计结论本方案直接采用MC14433译码器将温度传感器的模拟信号转化为数字信号，再将数字信号译码后显示在数码管上。相比基于单片机的温度计，本方案的这种组合逻辑电路的数字温度计具有延时短、误差小等优点。但是在作品中，由