简易数字温度计设计

简易数字温度计设计 Prepared on 22 November 2020

课程设计任务书

2015—2016学年第二学期

专业：学号姓名：

课程设计名称：电子技术课程设计

设计题目：简易数字温度计的设计

完成期限：自2016年6月13日至2016年6月26日共2周

一、设计依据

本课题要求利用电子技术相关知识设计出一个能够实现±℃精度的数字温度计。电路由温度采集电路、数字频率计电路和LED显示电路构成。通过本课题练习，学生的综合知识应用能力、设计能力将有较大提高，对今后从事电子产品的研制、生产、经营维修等打下基础。

二、主要内容及要求

主要内容：

1、给出详细的总体设计方案；

2、完成各部分具体功能电路设计，主要包括基于热敏电阻的温度信号采集电路、555振荡电路、频率计电路、LED显示电路设计；

3、给出正确的电路图，仿真、调试验证各部分设计的正确性；

4、整理设计成果，完成课程设计说明书的撰写。

要求所设计数字温度计的输出温度的范围-20～+45℃、误差范围±℃，具体温度显示采用数码管实现。

三、途径和方法

利用模拟电子技术和数字电子技术的相关知识设计一个数控温度计，可以先查阅相关资料（网上查找或参考相关书籍手册），明确课题的方向和目的，然后学习完成课题所需的理论知识，了解温度信号采集电路、555振荡电路、频率计电路、LED显示电路设计的工作原理；在理解的基础上确定设计电路方案，完成电路设计，画出原理图及PCB印制版图，通过仿真分析验证设计的正确性，最后提交课程设计说明书一份。

四、时间安排

课题讲解：2小时

阅读资料：10小时

撰写设计说明书：12小时

修订设计说明书：6小时

五、主要参考资料

[1]孙丽霞.数字电子技术[M].北京:高等教育出版社,2006:174-196.

[2]杨素行.模拟电子技术基础简明教程[M].北京：高等教育出版社,2007:40-92.

[3]高吉祥.全国大学生电子设计竞赛培训系列教程-基本技能训练与单元电路设计[M].北京:电子工业出版社,2007:24-57.

[4]黄智伟.全国大学生电子设计竞赛训练教程[M].北京:电子工业出版社,:43-66.

[5]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京:高等教育出版社,:37-228.

[6]陈永甫.新编555集成电路应用800例[M].北京:电子工业出版,2000:80-130.

[7]萧宝瑾.protel99SE操作指导与电路设计实例（第一版）[M].太原：太原理工大学，2004：198-230.

[8]张义申，陆坤.电子设计技术[M].西安:电子科技大学出版,1996:48-62.

指导教师（签字）：教研室主任（签字）：批准日期：年月日

简易数字温度计的设计

摘要

温度在现实生活中起着相当重要的作用，在电子科技越来越发达的当今时代，工业生产中对温度的测量又有了更精确的要求。在本次简易数字温度计的课程设计中，将采用基于热敏电阻的温度信号采集，用NE555多谐振荡电路将温度转化成频率输入频率计中，用CD40110驱动数码管直接实现数字信号的显示，实现数字温度的设计。省去了另加编码器和译码器的设计，所以线路更加简单，直观。为了实现课程要求，温度范围要控制在-20℃~+45℃，温度误差要控制在+℃；因此，电路的设计合理度就尤为重要，这次设计中电路的设计模块有四个核心电路构成。四个核心电路为：温度转换为频率电路、频率显示电路、555振荡电路、译码显示电路。

关键词：热敏电阻，NE555多谐振荡器，CD40110,频率计，译码显示

目录

3 4 5

1绪论

课题描述

本课题的目的为设计一个简易数字温度计，本课题要求设计出一个能够实现±℃精度的数字温度计，并要求输出温度范围为-20～+45℃。利用相关的电子技术知识实现本次课程设计的整个过程，包括查阅资料，参考书籍文献；首先形成对本次课题的设计思路，包括需要选用的电路和元器件，所选用的电路要严格按照课程设计任务书的要求；下一步要对各个电路模块进行原理图设计以及电路仿真，此过程中会用到Protel制图软件和Multisim仿真软件来实现部分结果。

基本工作原理及总体框图

本次设计采用温度频率转变电路，根据温度与频率的线性关系先将温度转变为频率，将转换的频率输入频率计中，频率计电路中通过放大整形路、主门电路、计数器、锁存器、七段译码输出，在七段显示器中将频率显示出来，显示的频率即为对应的温度值。它用热敏电阻采集温度信号，用NE555将温度转化为频率输入频率计中，用CD40110驱动数码管直接实现数字信号的显示，实现数字温度计的设计；省去了另加编码器和译码器的设计，所以线路更简单、直观。总体框图如图1所示。

图1整体工作框图

2硬件芯片及元器件说明

芯片

的工作原理

它有五个部分组成：电阻分压器：由三个5KΩ的电阻串联构成，为电压比较器C1和C2提供基准电压；电压比较器：由C1和C2组成，提供的基准电压分别为2/3Vcc和1/为C1的反相输入端，也称为555的高触发端，TR非为C1的反相输入端，也为555的低触发端；基本RS触发器：具有置零，置一，保持和无效四个工作状态，正常工作时，电压比较器C1和C2的输出端分别为RS 触发器的置零和置一输入端。放电管VT：总是与输出端u0的状态相反，当

Q=u0=1时，放电管截至；当Q=u0=0时，放电管导通，电容开始放电；缓冲器：主要是提供电路的带负载能力。555定时器的原理图如图2所示。

图2555定时器原理图

的各个引脚功能

1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是~16V，CMOS型时基电路VCC的范围

3~18V。一般用5V。3脚：输出端Vo，2脚：低触发6脚：TH高触发端4脚：是直接清零端。当此端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR和TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平，5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只μF电容接地，以防引入干扰。7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。