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电子技术课程设计实验报告--数字温度计报告人：XX班级号录--数字温度计1一、实验名称3二、实验报告人及实验时间3三、实验目的3四、实验要求3五、实验仪器与器件3六、课程设计与方案论证4七、EDA仿真分析：7八、调试与结果分析8九、总结与体会8参考文献8附录9一、实验名称数字温度计二、实验报告人及实验时间姓名： 夏青班级学号同组同学姓名：杨帆实验日期：2012年9月17日 至2012年9月21日三、实验目的在掌握和具备基础知识和单元电路设计能力之后，进一步学习电子电路系统设计方法和实验方法，进一步掌握EDA仿真设计工具，进一步掌握常用仪器仪表应用，培养独立分析问题和解决问题的能力，为以后从事电子系统设计、开发和应用打好基础。熟悉数字温度计有关的电路分析、仿真和调试的工作。四、实验要求采用温度传感器设计数字温度计，实时测量环境温度。测量温度采用数码管显示，格式为：XXX.X，其中第一位为符号位，后两位为整数温度值和最后一位为小数温度值。基本指标：测量温度范围：0-50°，测量精度0.5°；超限报警，报警温度可设定，并且能进行数字显示。五、实验仪器与器件1.实验仪器稳压电源，万用表，实验箱2.实验元件ICL7107一片，A/D转换，且驱动数码管 AD590一片：温度传感器LM324两片：集成运放数码管4个：共阳极， 电位器若干：1k，200k 六、课程设计与方案论证1.数字温度计组成数字温度计组成框图如图6-1所示，它由温度传感器、A／D转换器、数码显示和超限报警等模块组成。温度传感器敏感环境温度，并将温度信号转换为电压信号或电流信号；温度传感器输出的模拟信号经过电压或电流比较器，比较器的输出端接LED灯，可以实现温度超限报警功能；A／D转换器将温度传感器输出的模拟信号转换成数字信号；经过转换后的数字信号连接数码管，以数字方式实时显示温度。图6-1日常生活中，温度的测量范围为-30—55℃，精度控制为0.5℃，因此本课程设计中采用AD590单片集成两端式感温电流源温度传感器、3.5位A/D转换器ICL7107及4个八段数码管设计数字温度计，集成运放使用LM324。ICL7107在进行模拟/数字信号转换的同时，还可直接驱动LED显示器，其内部集成有双积分模数转换器、BCD七段译码器、显示驱动器、时钟和参考源，并具有自动调零和自动转换极性的性能。数码管显示格式为：XXX.X，代表1位符号位，2位整数温度值和1位小数温度值。2.数字温度计电路设计（1）AD590及其构成电压输出电路AD590是半导体结效应式温度传感器，PN结正向压降的温度系数为-2mV/℃，利用硅热敏晶体管PN结的温度敏感特性测量温度的变化测量温度，其测量温度范围为-50-150℃。AD590输出电流值(μA级)等于绝对温度(开尔文)的度数。使用时一般需要将电流值转换为电压值，转换原理见图6-2。图中，VCC为激励电压，取值12V；输出电流I0以绝对温度零度-273℃为基准，温度每升高1℃，电流值增加1μA。温度t对应输出电流I0为：I0(t)=273μA+ t x 1μA/℃；式中：273μA为摄氏零度时输出的电流值；t为测得的摄氏温度。温度t对应输出电压U0为：U0(t)=2.73 + t/100(V)；图6-2AD590构成的电压输出电路如图6-3所示，电路具有偏置和增益调节装置功能。为了改善输出电压的性能，电路中采用了电压跟随器，图中运放U3A实现的功能即是电压跟随。由于AD590输出的是绝对温度，而实际显示的是摄氏温度，设计差动放大电路，运放U3B实现的功能即是减法运算。设运放U3B的正相输入端为U2，反相输入端为U1，调整电位器使U1=2.73V，则图6-3输出电压值U与传感器测得的摄氏温度呈线性关系，计算公式为：图6-3（2）超限报警电路将AD590电压输出电路的输出信号通过一个电压跟随器后，再送到一个电压比较器进行比较，将电压比较器的输出连到LED灯上，就可以实现温度的超限报警，并且可以实现报警阈值的人工设定。超限报警电路如图6-4所示，运放U3C实现的是电压跟随功能，提高信号的带载能力，运放U3D实现的是电压比较器功能。U3D的正相输入端接的是与实际温度成比例的电压值，U3D的反相输入端接的是报警阈值的设定值，这个值可以通过调节电位计人工设定。当温度电压值低于设定值时，U3D的输出为低电平，LED不亮；当温度电压值高于设定值时，U3D的输出为高电平，LED亮，实现了超限报警的功能，并且改变电压设定值，可以改变报警温度值。图6-4（3）A/D转换器ICL7107ICL7107是高性能、低功耗的三位半A/D转换电路，包含七段译码器、显示驱动器、参考源和时钟系统。可以直接驱动L