基于数电数字温度计设计.doc

PAGE PAGE 2 电子技术程设计报告 数字温度计设计 摘 要 为了满足科研、特殊环境和工作场合的需求设计一款数字温度计来保证快速、精准的检测。设计的方法是通过温度传感器LM35这是一种精度高，测量范围广的温度传感器来实现温度的检测，将温度的变化转变成电压变化，然后设计分压电路，将变化的电压量通过分压转变为合适的电压，再讲变化的模拟电压转化为数字量，这是通过TC7107芯片一种快速精准的三位半A/D转换芯片将模拟量转换成数字量，并且这种芯片可直接驱动数码管，因此讲数字量可直接传输到数码管及LED显示出温度。 关键词：温度传感器LM35、A/D转换TC7107、LED显示 目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u 1设计任务 3 1.1 设计目的和意义 3 1.2 设计任务要求 3 2 系统设计 3 2.1 总体方案设计 3 2.2具体电路设计 3 2.2.1 传感器电路的设计 4 2.2.2 电压采样电路的设计 4 2.2.3 A/D转换电路的设计 5 2.2.4 LED显示模块 6 2.3 系统总体电路 7 2.4 系统所用元器件 7 3 系统调试与仿真 8 4 总结 8 4.1 本系统的优缺点 8 4.2 心得体会 9 参考文献 9  1设计任务 设计目的和意义 为了更好的适应数字化为人们带来的快捷与方便，设计一款数字温度计，来满足科研、日常生活的需要，并且数字温度计还可以应用在特殊环境，如人不能经常进入的高温、有毒等环境。 设计任务要求 (1）测量范围0 (2) 精度0.5 (3)用LED显示 2 系统设计 2.1 总体方案设计 根据设计的要求整体设计方案图如图1所示。 图1整体设计方案图 2.2具体电路设计 利用温度传感器采集周围的温度变化，产生电压，通过对采样得到的电压处理，传输到A/D转换器将模拟量转化成数字量，最后由LED显示器显示温度。 2.2.1 传感器电路的设计 LM35具有很高的工作精度和较宽的线性工作范围，该器件输出电压与摄氏温度成线性比例关系，并且无需外部校准，可以提供±1/4℃的常用的室温精度。很适合本次设计要求，电路图如图2 以下是LM35芯片介绍 （1）工作电压：直流4～30V； （2）工作电流：小于133μA （3）输出电压：+6V～-1.0V （4）输出阻抗：1mA 负载时0.1Ω； （5）精度：0.5℃精度 （6）比例因数：线性+10.0mV/℃； （7）非线性值：±1/4℃； 图2 温度采集电路 2.2.2 电压采样电路的设计 采用电阻分压原理，使得采集到的电压符合A/D芯片的工作要求，并且要考虑到温度与电压成线性关系，用两个电阻进行分压使得输入A/D电压为温度传感器的电压的1/10，输入A/D芯片电压为图中A、B两点电压。电路设计如图3所示。 图3 电压采样电路 2.2.3 A/D转换电路的设计 TC7107是一种高性能、低功耗的三位半A\D转换器，同时包含有七段译码器、显示驱动器、参考源和时钟系统。直接驱动共阳极LED显示。与学过的0809 A/D转换芯片相比，使得电路简化，减少了器件，使得成本降低，由此选择了TC7107更加的合适 以下是TC7107电气特性 （1）工作电压：±5V； （2）供电电流：小于1.8mA （3）噪声：典型值15uV （4）输入端漏电流：小于10pA （5）模拟公共端电压：2.7~3.35V 根据通过对TC7107说明书的认真阅读，掌握了各个管脚的作用，以及它的连线方式，将A/D转换芯片连接如图4所示。 图4 A/D转化电路 2.2.4 LED显示模块 数码管可以分为共阳极与共阴极两种，在本次设计当中，由于TC7107的特点，只能驱动共阳极数码管，故选用共阳极七段数码管。在连接数码管时，要注意数码管各个管脚所对应的字母，不能接错或接漏，而每一LED的阴极分别为a,b,c,d,e,f,g及sp（小数点），它的内部结构图5所示。 图5 共阳极数码管内部图 系统总体电路 将各个模块的电路级联后，构成一个整体电路，在连接电路时一定要注意元器件之间的名称是否有重复的，特别是通过复制级联的电路，如图6所示。 图6 总体设计电路 2.4 系统所用元器件 本系统所用的元器件清单如表1所示。 表1 本系统所有的元器件 元器件名 数量 温度传感器LM35 1 电阻RES 5 电容CAP 5 A/D转换TC7107 1 七段译码显示7SEG-COM-ANODE 3 七段译码显示7SEG-COM-CATHODE 1 电源CELL 1 DC 2 导线 若干 3 系统调试与仿真 此次设计只做了整体电路的调试，