数字温度计2.doc

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设计一个数字温度计,测量范围:0~100 OC。温度的实时LED数字显示,温度超过40度报警。测量温度信号为模拟量。
基本要求:
。
、印制版图与仿真图。
,列写元器件清单

,打印报告
2 数字温度计设计思想

温度的测量,在工业生产的过程和科研工作中都非常重要。数字式温度测量的特点是采用数码管直接显示出被测温度值,这种数字显示不仅直观,测量精度高而且便于进行自动控制。所以,数字温度计获得了广泛的应用。
电路的功能和组成
数字温度计应具有下列基本功能:
(电流或电压等)。
。
(译码和显示)直接指示出温度值。
为了实现上述功能,可以有多种不同的方法,设计时应根据不同的设计要求和具体情况进行选择。


报警模块
数模转换
模块
显示模块
(数码管)
温度产生
模块
电压比较
模块
根据总体设计模块图,总共可以分为五个模块。对相应的模块进行相应的电路设计,找出相应的元器件,最后组成一个完整的数字温度计。
(1)温度产生模块
温度传感器就是能将温度信号反映到电信号上去,可以用热敏电阻及一些热传感器来实现,由于热敏电阻的阻值与温度不成线性关系,所以这里主要是用温度传感器将温度信号线性地反映到电压上来实现温度取样,测量温度信号为模拟量。
(2)数模转换及分析
此模块可以由三极管放大或是用集成运算放大器将取样的温度信号放大,然后用利用A/D转换器进行转换。A/D转换主要的任务是对模拟电信号进行分析,将其信号转换成数字信号。
(3)显示模块
显示电路可以用各种类型的七段LED显示。这里根据要求,选了4位LED数码管显示。
(4)电压比较模块
此模块,可以选用一些电压比较器进行搭建电路。
(5)报警模块
此模块可以选用一些LED灯、蜂鸣器灯等实现温度超标时的报警电路。
温度传感模块,可以由LM35温度传感器产生温度信号。报警模块,当温度超过设定值报警,可以利用电压比较电路实现,采用LM324。报警电路的实现,则采用发光二极管与蜂鸣器组成报警电路。至于数模转换模块,要求4位数码管进行显示,根据常用的AD转换器几种类型的基本原理及特点:积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、Σ-Δ调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型,以及设计要求,有以下3种方案:
方案一:
用一个热敏电阻,通过热敏电阻把温度转化为电压,再得到每一度热敏电阻的电压变化值,用LM324运放做成乘法器,使电压乘以一个比例系数,使一度的变化得到一个整数变化的电压值,然后送入MC14433A/D转换器进行数模转换和数字显示。
方案二:
采用温度传感器对温度进行采集,采集的电压经过放大电路将信号放大,,在进行模拟/数字信号转换的同时, 还可直接驱动LED显示器,将温度显示出来。
方案三:
采用TC7107进行模—数转换。通过温度传感器LM35采集到温度信号,通过使用TC7107集A/D转换和译码器于一体的功能,直接驱动数码管,省去译码器的接线。再通过LM324等组成的报警电路来达到超温报警的效果。
根据电路的简易性与可实行性(比如电路线路多而繁杂,MC14433等芯片在元件库中缺少等),选用方案三。
3具体设计




LM35是一种广泛使用的温度传感器,它采用内部补偿,输出可以从0℃开始。常温下,不需要额外的校准处理即可达到±1/4℃的准确率,工作范围-55℃ to +150℃。电源供应模式有单电源与正负双电源两种。


TC7107是3位半的ADC转换芯片,使用每段8ma的电流直接驱动共阳极发光二极管显示屏,可以大大降低线性误差,使其小于1个计数。翻转误差——等幅值与极性相反的漏电流输入信号读数之间的差值小于正负1个计数。高阻抗差分输入可提供1pA的漏电流。差分参考输入允许进行电阻比例测量或桥式传感器测量。自动调零周期确保了输入电压为零时显示屏读数也为零。传统的双积分型转换器测量周期分为两个阶段:①输入信号积分②参考电压积分(反积分)。在固定时间周期(TSI)内对正在转换的输入信号进行积分。通过计数时钟脉冲信号来测量时间。然后对负极参考电压常数进行积分,直到积分器输出电压回零。参考积分时间与输入信号(TRI)成正比。
基本双积分型转换器:在简