电子课程设计小结数字温度计.doc
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1、目录数字温度表任务书1绪论4第一章 电路仿真(可编程定时器)5第二章 方案论证与选择5第三章 框图设计6第四章 电路设计64.1 电路说明74.2 主体电路图84.3. 模拟电路部分94.3.1 温度采集与处理电路104.3.2 AD590功能及特性114.3.3 稳压电路114.4 数字电路部分124.4.1 AD转换、译码和驱动部分124.4.2 数码管显示部分13第四章 调试与问题处理14第五章 总结与体会15附录I 元器件清单16附录II 实物线路图17参考文献17电子技术课程设计任务书课题名称 数字式温度表电路一、设计目的根据常用的电子技术知识,以及可获得的技术书籍与电子文档,初步形
2、成电子设计过程中收集、阅读及应用技术资料的能力;熟悉电子系统设计的一般流程;掌握分析电路原理,工程结算及对主要技术性能进行测试的常见方法;最终完成从设计图纸到实物搭建的整个过程;本课题具体目的:1. 掌握Multisim 软件对电路进行仿真;2. 掌握利用中规模集成电路进行可编程计数器的设计;3. 了解大规模专用集成电路的组成;4. 了解半导体温度传感器的工作原理;5. 掌握利用大规模集成电路设计数字式温度表电路和调试的方法。二、设计内容与要求1.软件仿真部分课题:可编程计时器要求:(1) 定时范围为199秒,定时时间可自由设置;(2) 定时器设有启动按钮、停止按钮和复位按钮。按下启动按钮,开
3、始计时;按下停止按钮,中止计时;复位后定时器清零;(3) 定时启动后有指示电路,表明定时开始工作;(4) 定时结束后,自动复位整个电路状态;(5) 数码管显示流逝的时间;(6) 用Multisim软件对所设计电路进行仿真验证。参考方案:2.硬件设计部分课题:数字式温度表电路设计要求:(1) 要求温度测量范围为55C150C;显示采用三位半LED显示,自动显示正、负号;取样速频率约为6Hz;准确度1,1字;(2) 工作温度范围040C,电源为5V;(3) 画出电路图,写出完整的报告;(4) 用面包板搭出电路,并调试之。参考方案: 四、设计报告内容要求1.写出你考虑该问题的基本设计思路,画出一个实
4、现电路功能的大致框图。2.画出框图中的各部分电路,尽量选用各种集成运放和其它模拟集成电路。对各部分电路的工作原理应作出说明。3.画出整个设计电路的原理电路图,并简要地说明电路的工作原理。4.评分依据:设计思路;单元电路正确与否;整体电路是否完整;电路原理说明是否基本正确;报告是否清晰;答辩过程中回答问题是否基本正确。五、课程设计说明书的格式1封面2目录3正文(1)课程设计任务书;(2)总体设计方案(画出一个实现电路功能的大致框图);(3)单元电路(各组成部分电路)设计及其原理说明;(4)元器件的选择及其相关技术数据、参数的计算;(5)总体电路原理图及整个电路的工作原理。4课程设计中的收获和体会
5、5参考文献绪论在日常生活中我们用水银温度计来测量温度,不仅测量时间长、读数不方便、精确度不高等缺点。本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比,具有读数方便,测温范围广,测温准确,其输出温度采用数字显示,主要用于对测温比较准确的场所,或科研实验室使用,测温传感器使用AD590,用三位半数码管进行显示这也能准确达到以上要求。本设计主要分为两部分:模拟部分和数字部分。而模拟部分又大体可分为电源电路、测温电路、放大电路;而数字部分又可分为AD采样电路译码电路、驱动电路和显示电路。系统整体电路包括,温度采集电路、稳压电路、信号处理与放大电路、AD转换电路、译码电路、驱动电路和显示电路。其中温度采集电路
6、的主体是围绕温度传感器AD590设计的;信号处理与放大电路主要由运放LM324与稳压管LM431组成;而AD转换电路、译码电路、驱动电路都是ICL7107与外围电路共同实现的;显示电路则由三位半LED构成;这种设计不仅测量准确,而且测量范围大,可测量零下五十摄氏度到一百五十五摄氏度范围内的精确测量,但是要得到精确的温度,必须通过零度冰水混合物或其他物体的校准,故数字式温度计的制作相对而言较为复杂。 关键词:ICL7107 温度传感器AD590 稳压管LM431 第一章 电路仿真1.1可编程定时器此电路此电路可实现由拨码开关事先设置的一个数值,然后按下开始开关后,数码管将会从零开始计数,当计数到
7、设置好的数值时将自动变成零。第二章方案论证与选择方案一:从三极管的性能可以知道随着温度的升高,三极管的某些参数会相应的增高或减小,例如发射结的电压或电流放大倍数等来检测其温度的变化,然后将其经过一些电路转化,再用数码管显示出来。但由于其线性一般,而且测量温度范围有限,故不可以做精密测温。方案二:由于是测温电路,因此可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应,在将随被测温度变化的电压或电流采集过来,进行A/D转换后,就可以用进行数据的处理,在显示电路上,就可以将被测温度显示出来。本设计使用AD590温度传感器,用ICL7107进行AD转换,以及译码和驱动三位半LED显示。由于方案一测量不够准确,而
8、且线性度不好,因而无法达到设计的要求,因此选择方案二。第三章框图设计因为本设计是一个数字温度表,故需要一个温度检测电路去检测温度,并将温度值转化为模拟电量,又因为要在数码管上显示,故需要AD转换电路去将模拟量转化为数字量,并将此数字量进行译码,并通过驱动电路,最终将温度值显示在数码管上。 AD转换电路译码电路显示电路温度采集放大路驱动电路第四章电路设计4.1 电路说明系统整体电路包括,温度采集电路、稳压电路、信号处理与放大电路、AD转换电路、译码电路、驱动电路和显示电路。其中温度采集电路的主体是围绕温度传感器AD590设计的;信号处理与放大电路主要由运放LM324与稳压管LM431组成;而AD
9、转换电路、译码电路、驱动电路则由ICL7107与搭配一些外围电路共同实现的;显示电路则由三位半共阳极七段LED数码管构成。4.2主体电路图图41为整个设计的主体电路部分,它包括了模拟部分的温度采集与处理部分,也包含了整个转换与显示部分,其他的电路以及主体电路的每个小模块将在下面进行详细的介绍。图41 主体电路4.3 模拟电路部分4.3.1 温度采集与处理电路 如图42所示,为模拟部分的主要电路。因为AD590为电流型温度传感器,而其零摄氏度时的的电流为273uA,又由运放的虚短和虚断的有原因,故可以通过调节滑动变阻器的值使图4-1中5支路的电流为273uA,又因为电压由稳压电路输出得到,这是可
10、以近似的认为电压是恒定的,即5支路的电流恒定不变。因此当温度变化时5支路的电流不会发生变化,而AD590支路的变化则会全部流向2支路,从而通过电阻R2将电流值转换成电压值,然后再送入ICL7107的输入端,然后经过数字部分的处理,最终在数码管上显示温度值。AD590图42 温度采集与处理电路4.3.2 AD590功能及特性1)AD590是电流型温度传感器,通过对电流的测量可得到所需要的温度值,a)图所示其中1脚接正极,2脚接负极,3脚接地。AD590的主要参数:工作电压:430V工作温度:-55+150摄氏度保存温度:-65+175摄氏度正向电压:+44V反向电压:-20V灵敏度:1uA/Ka
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