数字电子技术课程设计-数字温度计的设计.doc

新疆大学
课程设计报告
所属院系: 电气工程学院
专业: 电气工程
课程名称: 数字电子技术课程设计
设计题目: 数字温度计的设计
班级: 电气083
 学生姓名:
学生学号:
指导老师:
完成日期:
课程设计题目:数字温度计的设计
要求完成的内容:
一、设计工作量: 一周内完成数字温度计电路的设计、仿真与调试
二技术要求
1:.系统的误差<1℃,℃。
2 温度范围: ℃
3: 温度用数码显示器显示

指导教师评语:
评定成绩为:

指导教师签名: 年月日
数字温度计的设计
总体方案的选择
拟定系统方案框图
(1)方案一:
使用传感器DS18B20感温,然后将被测温度变化的电压或电流采集过来,进行A/D转换后,在单片机上进行数据的处理,在显示电路上就可以将被测温度显示出来。
主控制器
LED显示
温度传感器
(LS18S20)
单片机复位
时钟振荡


(2)方案二:
通过温度传感器LM35采集到温度信号,经过放大电路将信号放大,然后送
到A/D转换器,然后通过译码器驱动数码管显示温度。
数字温度计电路原理系统方框图,.
温度采集
(LM35)
电压放大
A/D转换
数码管驱动
(译码器)
温度显示

系统方案框图
2. 方案的分析和比较
方案一的设计方案基本上是用单片机原理,而且温度传感器LS18S20不易
得到;方案二中的ICL7107集A/D转换和译码器于一体,可以直接驱动数码管,
省去了译码器的接线,使电路精简了不少,而且成本也不是很高。ICL7107只需
要很少的外部元件就可以精确测量0到200mv电压,LM35本身就可以将温度线
性转换成电压输出。综上所述,采用LM35采集信号,用ICL7107驱动数码管
实现信号的显示,即采用方案二。
单元电路的设计
数字温度计的设计原理图见。它通过LM35对温度进行采集,通过温度与电
压近乎线性关系,以此来确定输出电压和相应的电流,不同的温度对应不同的电
压值,故我们可以通过电压电流值经过放大进入到A/D转换器和译码器,再由
数码管表示出来。

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
温度线性成比例。因而,从使用角度来说,LM35与用开尔文标准的线性温度传
感器相比更有优越之处,LM35无需外部校准或微调,可以提供±1/4℃的常用的
室温精度。
LM35具有以下特点:
(1)工作电压:直流4~30V;
(2)工作电流:小于133μA
(3)输出电压:+6V~-
(4)输出阻抗:1mA ;
(5)精度:℃精度(在+25℃时);
(6)漏泄电流:小于60μA;
(7)比例因数:线性+/℃;
(8)非线性值:±1/4℃;
(9)校准方式:直接用摄氏温度校准;
(10)封装:密封TO-46 晶体管封装或塑料TO-92 晶体管封装;
(11)使用温度范围:-55~+150℃额定范围
传感器电路采用核心部件是 LM35AH,供电电压为直流15V 时,工作电流
为120mA,功耗极低,在全温度范围工作时,电流变化很小。电压输出采用差动
信号方式,由2、3 引脚直接输出,电阻R 为18K 普通电阻,D1、D2 为1N4148。
.

采样值的准确量化是温控电路正常工作的关键,这里采用以下换算办法来进
行量化:
设经过信号调理后的电压为Ui,则。
已知-10V 对应的温度为-55℃,10V 对应的温度为125℃,易求得比例因
数Kt=/℃。
得公式:
(式1)
所以温度为0℃时,ΔT=55℃(即相对于-55℃的变化量),得到:
Ui 转换为数字量后,,(由12位A/D,
满量程20V可得),用Ks 表示。可求得数字量变化与温度变化的对应关系:
=(/℃)/()= 数字量/℃
当t=0℃时,AD 输出的数字量D0 = 0+55℃× 数字量/℃=1250=04E2H。
温控电路由传感器电路、信号调理电路、A/D 采样电路、单片机系统、输
出控制电路、加温电路构成。电路基本工作原理:传感器电路将感受到的温度信
号以电压形式输出到信号调理电路,信号经过调理后输入到A/D 采样电路,由
A/D转换器将数字量值送给单片机系统,单片机系统根据设计的温度要求