数字温度计课设解析.doc

目录 1数字温度计电路的总设计 1 1.1数字温度计的原理 1 1.2原理框图 1 1.3框图介绍 2 2 电路原理及电路组成 2 2.1 温度传感电路 2 2.2 温度信号放大电路 3 2.3 AD转换电路 4 2.4 显示电路部分 5 2.5 电路设计总图 6 3电路仿真 7 3.1 50℃时仿真结果 7 3.2 仿真分析 7 4 实物图片及调试 8 5心得体会 9 6元件清单 11 摘 要 数字温度计以数字显示，而非指针或水银显示，可以准确的判断和测量温度故称数字温度计或数字温度表。 数字温度计是测温仪器类型的其中之一。根据所用测温物质的不同和测温范围的不同，有煤油温度计、酒精温度计、水银温度计、气体温度计、电阻温度计、温差电偶温度计、辐射温度计和光测温度计、双金属温度计等。 本文介绍了一种通过温度采集电路，信号放大电路以及AD转换电路构成的数字温度计。其中温度采集电路有LM35芯片构成，信号放大电路由OP-07芯片构成，AD转换电路由ICL7107芯片构成。利用PROTEUS仿真软件画出电路图进行仿真可分析产生误差的原因及影响因素。 关键字：数字温度计 LM35 ICL7107 1数字温度计电路的总设计 1.1数字温度计的原理 数字温度计即通过温度采集得到温度信号，再将其转化为数字表达，便可以准确的判断和测量温度，以数字显示，打破以往人们用肉眼看温度计中直接读数，可以为人们带来很多方便，可以减少一些不必要的误差，在实际生活与生产过程中都有着广泛的应用，在此基础上，我们设计制作出数字温度计。 数字温度计的设计方案有很多种，其基本思路大概都是通过温度采集设备进行温度采集，然后对采集的信号进行处理，使之成为可以利用的信号，让后通过AD转化芯片将收集的模拟信号如电压，电流等转化为数字信号，驱动数码管显示，得到所需结果，或者也可以基于单片机编写相应的程序，进行数字温度计设计。本次设计我们采用的是第一种方法，即通过温度采集装置采集信息，进行AD转化得到所需结果。其中我们采用LM35芯片作为我们的温度采集器件，电压放大我们采用的是OP-07芯片，AD转换芯片我们采用的是ICL7107芯片，显示数码管我们采用的是一位七段共阳数码管。得到的数字温度计显示范围在0℃到100.0℃，精度为0.1℃。 1.2 原理框图 图1.1 原理框图 1.3框图介绍 由原理框图我们可以看出，本次设计我们在温度收集部分采用了LM35芯片作为该部分的核心，通过它随外部温度变化而改变输出电压的特性，我们便得到了所需的温度信号，然后将得到的温度信号输入第二部分，也就是温度信号放大部分，该部分的核心我们采用的OP-07运放，根据第三部分核心芯片AD转换芯片ICL7107的输入特性，我们可以在这部分采用电压并联负反馈，放大倍数采用1：1，即信号放大部分在本电路中即相当于一个反相器，仅改变了电压的方向，不改变电压的大小，保证了输入AD转换的信号大小与实际信号大小一致。本次设计最关键的是第三部分，也就是AD转换部分，本部分我们采用了AD转化芯片ICL7107，它包含3位半数字A/D转换器，可直接驱动LED数码管，内部设有参考电压、独立模拟开关、逻辑控制、显示驱动、自动调零功能等。将输入电压的模拟量通过它转换为数字量，可以直接驱动数码管显示输出，根据设计要求我们采用了2V量程，这样示数的范围就在0-199.9之间，由于LM35温度采集范围的限制，实际有效地温度显示范围我们选取为0℃-100.0℃，第四部分也就是数字显示部分，本部分我们采用的是4个一位七段共阳数码管作为显示，由于ICL7107可以直接驱动数码管，所以我们只需将数码管的管脚与ICL7107芯片的管脚对应相连即可，因为ICL7107芯片为3位半数字A/D转换器，所以表示百位的数码管我们只需将其4，6脚与芯片上的AB4脚连接即可，这样便能满足要求显示。 2 电路原理及电路组成 2.1 温度传感电路 温度传感电路部分我们采用的是LM35芯片，它具有很高的工作精度和较宽的线性工作范围，采用它的最主要原因是因为该器件的输出电压与摄氏温度线性成比例，无需外部校准或微调，可以提供±1/4℃的常用的室温精度，这样采用的好处就在于温度会与采集到的信号线性挂钩，对于之后电路的设计有很大的优越性，简化了之后电路的设计。因此本次设计我们采用LM35作为主芯片来构成温度采集电路。LM35输出电压与温度的关系如下： 式 2.1 LM35输出与温度转化式 因此LM35可以很好地将所需测得的温度