基于數(shù)電數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)

1、電子技術(shù)程設(shè)計(jì)報(bào)告數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì) 摘 要為了滿(mǎn)足科研、特殊環(huán)境和工作場(chǎng)合的需求設(shè)計(jì)一款數(shù)字溫度計(jì)來(lái)保證快速、精準(zhǔn)的檢測(cè)。設(shè)計(jì)的方法是通過(guò)溫度傳感器lm35這是一種精度高，測(cè)量范圍廣的溫度傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度的檢測(cè)，將溫度的變化轉(zhuǎn)變成電壓變化，然后設(shè)計(jì)分壓電路，將變化的電壓量通過(guò)分壓轉(zhuǎn)變?yōu)楹线m的電壓，再講變化的模擬電壓轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，這是通過(guò)tc7107芯片一種快速精準(zhǔn)的三位半a/d轉(zhuǎn)換芯片將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并且這種芯片可直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，因此講數(shù)字量可直接傳輸?shù)綌?shù)碼管及l(fā)ed顯示出溫度。關(guān)鍵詞：溫度傳感器lm35、a/d轉(zhuǎn)換tc7107、led顯示目 錄1設(shè)計(jì)任務(wù)31.1設(shè)計(jì)目的和意義31.2設(shè)計(jì)

2、任務(wù)要求32 系統(tǒng)設(shè)計(jì)32.1 總體方案設(shè)計(jì)32.2具體電路設(shè)計(jì)32.2.1 傳感器電路的設(shè)計(jì)42.2.2 電壓采樣電路的設(shè)計(jì)42.2.3 a/d轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)52.2.4 led顯示模塊62.3系統(tǒng)總體電路72.4 系統(tǒng)所用元器件73 系統(tǒng)調(diào)試與仿真84 總結(jié)84.1 本系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)84.2 心得體會(huì)9參考文獻(xiàn)91設(shè)計(jì)任務(wù)1.1 設(shè)計(jì)目的和意義為了更好的適應(yīng)數(shù)字化為人們帶來(lái)的快捷與方便，設(shè)計(jì)一款數(shù)字溫度計(jì)，來(lái)滿(mǎn)足科研、日常生活的需要，并且數(shù)字溫度計(jì)還可以應(yīng)用在特殊環(huán)境，如人不能經(jīng)常進(jìn)入的高溫、有毒等環(huán)境。1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)要求(1）測(cè)量范圍0100(2) 精度0.5(3)用led顯示2 系統(tǒng)設(shè)

3、計(jì)2.1 總體方案設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)的要求整體設(shè)計(jì)方案圖如圖1所示。 圖1整體設(shè)計(jì)方案圖2.2具體電路設(shè)計(jì)利用溫度傳感器采集周?chē)臏囟茸兓a(chǎn)生電壓，通過(guò)對(duì)采樣得到的電壓處理，傳輸?shù)絘/d轉(zhuǎn)換器將模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，最后由led顯示器顯示溫度。2.2.1 傳感器電路的設(shè)計(jì)lm35具有很高的工作精度和較寬的線性工作范圍，該器件輸出電壓與攝氏溫度成線性比例關(guān)系，并且無(wú)需外部校準(zhǔn)，可以提供±1/4的常用的室溫精度。很適合本次設(shè)計(jì)要求，電路圖如圖2所示。以下是lm35芯片介紹（1）工作電壓：直流430v；（2）工作電流：小于133a（3）輸出電壓：+6v-1.0v（4）輸出阻抗：1ma 負(fù)載時(shí)0

4、.1；（5）精度：0.5精度；（6）比例因數(shù)：線性+10.0mv/；（7）非線性值：±1/4；圖2 溫度采集電路2.2.2 電壓采樣電路的設(shè)計(jì)采用電阻分壓原理，使得采集到的電壓符合a/d芯片的工作要求，并且要考慮到溫度與電壓成線性關(guān)系，用兩個(gè)電阻進(jìn)行分壓使得輸入a/d電壓為溫度傳感器的電壓的1/10，輸入a/d芯片電壓為圖中a、b兩點(diǎn)電壓。電路設(shè)計(jì)如圖3所示。圖3 電壓采樣電路2.2.3 a/d轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)tc7107是一種高性能、低功耗的三位半ad轉(zhuǎn)換器，同時(shí)包含有七段譯碼器、顯示驅(qū)動(dòng)器、參考源和時(shí)鐘系統(tǒng)。直接驅(qū)動(dòng)共陽(yáng)極led顯示。與學(xué)過(guò)的0809 a/d轉(zhuǎn)換芯片相比，使得電路簡(jiǎn)

5、化，減少了器件，使得成本降低，由此選擇了tc7107更加的合適。以下是tc7107電氣特性（1）工作電壓：±5v；（2）供電電流：小于1.8ma（3）噪聲：典型值15uv（4）輸入端漏電流：小于10pa（5）模擬公共端電壓：2.73.35v根據(jù)通過(guò)對(duì)tc7107說(shuō)明書(shū)的認(rèn)真閱讀，掌握了各個(gè)管腳的作用，以及它的連線方式，將a/d轉(zhuǎn)換芯片連接如圖4所示。 圖4 a/d轉(zhuǎn)化電路2.2.4 led顯示模塊數(shù)碼管可以分為共陽(yáng)極與共陰極兩種，在本次設(shè)計(jì)當(dāng)中，由于tc7107的特點(diǎn)，只能驅(qū)動(dòng)共陽(yáng)極數(shù)碼管，故選用共陽(yáng)極七段數(shù)碼管。在連接數(shù)碼管時(shí)，要注意數(shù)碼管各個(gè)管腳所對(duì)應(yīng)的字母，不能接錯(cuò)或接漏，而每

6、一led的陰極分別為a,b,c,d,e,f,g及sp（小數(shù)點(diǎn)），它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖5所示。圖5 共陽(yáng)極數(shù)碼管內(nèi)部圖2.3 系統(tǒng)總體電路將各個(gè)模塊的電路級(jí)聯(lián)后，構(gòu)成一個(gè)整體電路，在連接電路時(shí)一定要注意元器件之間的名稱(chēng)是否有重復(fù)的，特別是通過(guò)復(fù)制級(jí)聯(lián)的電路，如圖6所示。圖6 總體設(shè)計(jì)電路2.4 系統(tǒng)所用元器件本系統(tǒng)所用的元器件清單如表1所示。表1 本系統(tǒng)所有的元器件元器件名數(shù)量溫度傳感器lm351電阻res5電容cap5a/d轉(zhuǎn)換tc71071七段譯碼顯示7seg-com-anode3七段譯碼顯示7seg-com-cathode1電源cell1dc2導(dǎo)線若干3 系統(tǒng)調(diào)試與仿真此次設(shè)計(jì)只做了整體電路的調(diào)

7、試，按照以上各個(gè)模塊將總體電路連接好，然后調(diào)試。Ø 首先要檢查電路是否結(jié)對(duì)，尤其要檢查元器件是否有重名。Ø 主要檢查芯片的接法是否按照芯片介紹中接法保持一致。Ø 接通電源，調(diào)高溫度，看數(shù)碼管是否亮。由于此次設(shè)計(jì)應(yīng)用總線，很容易連接錯(cuò)，則需要檢查接入總顯得標(biāo)號(hào)與輸出總線的標(biāo)號(hào)是否一直，再看看是否有漏接或虛接的存在。Ø 當(dāng)數(shù)碼管顯示后，對(duì)比led顯示是否lm35顯示溫度一直，若不一直要調(diào)節(jié)電壓采樣電路中的電阻值。仿真結(jié)果如圖7、圖8所示。圖7 仿真結(jié)果圖圖8 仿真結(jié)果圖4 總結(jié)4.1 本系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn) 本次設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：² 實(shí)現(xiàn)了溫度與led的一一對(duì)應(yīng)

8、顯示² 實(shí)現(xiàn)了0.5精度的要求² 能夠快速的檢測(cè)出溫度的變化² 將老師的測(cè)試溫度范圍要求擴(kuò)到0150 本次設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)：總是保持0.2的誤差。4.2 心得體會(huì)通過(guò)本次設(shè)計(jì)，使我學(xué)到了很多知識(shí)：用proteus畫(huà)電路圖，在畫(huà)圖過(guò)程中如和能夠快速的找到自己想要的元器件（查元器件的英文），來(lái)節(jié)省時(shí)間，在畫(huà)線時(shí)不但要注意連線真確還要保證連線的美觀性，列入這次實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用了總線不但線路更加的簡(jiǎn)單明了，而且使圖形更加的美觀、清晰；在調(diào)試時(shí)，不但需要仔細(xì)，更重要的是通過(guò)耐性的分析找到可能出錯(cuò)的地方，經(jīng)常出現(xiàn)的的錯(cuò)誤有接線是否虛接，電阻值是否合適，輸入電壓是否符合芯片的工作要求，在這

9、個(gè)環(huán)節(jié)一般要用電壓檢測(cè)元件來(lái)，還有當(dāng)運(yùn)行電路時(shí)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)黃色點(diǎn)，這表示電路的連接點(diǎn)出現(xiàn)了高低電頻的疊加；對(duì)a/d轉(zhuǎn)換有了深刻的理解，它可以應(yīng)用在數(shù)字電壓表/電流/電阻等的設(shè)計(jì)，一般任何變量能與模擬電壓來(lái)表示的都可以利用a/d轉(zhuǎn)換，具體的用數(shù)字表現(xiàn)出來(lái)；對(duì)芯片tc7107應(yīng)用使得我明白如何去使用一種陌生的芯片，在應(yīng)用芯片是一定要對(duì)它的各個(gè)參數(shù)有所了解，各個(gè)管腳的作用以及相關(guān)的接線方式要加以理解，這樣為以后的調(diào)試做好準(zhǔn)備；對(duì)各個(gè)類(lèi)型數(shù)碼管的應(yīng)用以很熟悉；也對(duì)如何去實(shí)現(xiàn)具體電路的設(shè)計(jì)流程，首先要對(duì)電路分不同的模塊，然后根據(jù)不同模塊要實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行分析，再聯(lián)想到實(shí)現(xiàn)這些模塊所需要的芯片及相關(guān)資料，最后對(duì)電路級(jí)聯(lián)和調(diào)試，有時(shí)也可根據(jù)需要對(duì)模塊單獨(dú)調(diào)試好了，再級(jí)聯(lián)。在這次課設(shè)中感謝老師的細(xì)心的指導(dǎo)，特別是tc的芯片的應(yīng)用，剛開(kāi)始很難掌握芯片的應(yīng)用，尤其是關(guān)于它的差動(dòng)輸入的理解，通過(guò)老師的指點(diǎn)后我才明白了tc