数字温度计设计

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数显温度计设计方案

数显温度计设计方案

数显温度计设计方案

数显温度计是一种利用热敏电阻或热电偶等传感器来测量温度的仪器,通过将温度转化为电信号,再经过电路处理生成数值,并将其以数字的形式显示出来。

设计方案的硬件部分包括:传感器、模拟信号处理电路、数字信号处理电路、数码显示电路和电源电路。

1. 传感器:选择热敏电阻或热电偶作为温度传感器。热敏电阻是一种温度传感材料,其电阻值随温度变化而变化。热电偶是一种通过两种不同金属之间的热电效应来测量温度的传感器。

2. 模拟信号处理电路:将传感器输出的温度电信号进行放大、滤波和线性化处理。放大电路可以选择运算放大器等器件进行放大处理。滤波电路可以采用RC滤波器来去除杂散噪声。线

性化电路可以通过对传感器输出特性进行校准来实现温度信号的线性化。

3. 数字信号处理电路:将模拟信号转换为数字信号,并进行

AD转换。使用微控制器或FPGA等数字电路芯片,通过串行

或并行接口将模拟信号转换为数字信号,并进行数据处理和存储。

4. 数码显示电路:使用数码管或LCD等显示器件来显示测量

到的温度数值。通过控制数码管的驱动电路,将数字信号转化为可视化的数字显示结果。

5. 电源电路:为整个温度计提供工作电源。可以通过直流电源或电池来为电路供电。

在设计过程中还需注意以下几点:

1. 传感器的选择要考虑到测量范围、精度和响应时间等因素。

2. 模拟信号处理电路应能对传感器输出的小信号进行放大、滤波和线性化。

3. 数字信号处理电路应具备足够的计算能力和存储容量,以便进行温度数据的处理和存储。

4. 数码显示电路应能将数字信号转换为直观可见的温度数值,并保证显示的准确性和稳定性。

Pt100数字温度计设计

Pt100数字温度计设计

实验3 Pt100数字温度计设计

一.实验目的

1.了解和测量金属电阻和温度的关系;

2.了解金属电阻温度系数的测定原理;

3.根据所测Pt100的电阻-温度特性,选择一种合适的电路设计制作数字温度计. 二.实验仪器

1. YJ-CGQ-I典型传感特性综合实验仪、

2.Pt100热敏电阻温度传感器实验模板、

3.Pt100传感器、

4.数字万用表、

5.大七芯-大七芯连接线、

6.加热恒温箱、

7.连接线.

实验模板如1所示.

三.实验原理

1.金属电阻温度系数

各种导体的电阻随着温度的升高而增大,在通常温度下,电阻与温度之间存在着线性关系,可用下式表示

R=R

(1+αt)(1)

式中,R是温度为t℃时的电阻;R0为0℃时的电阻;α称为电阻温度系数.

严格说,α和温度有关,但在0-100℃范围内,α的变化很小,可以看作不变.

2.铂电阻

导体的电阻值随温度变化而变化,通过测量其电阻值推算出被测环境的温度,利用此原

理构成的传感器就是热电阻温度传感器.,能够用于制作热电阻的金属材料必须具备以下特

性:

(1)电阻温度系数要尽可能大和稳定,电阻值与温度之间应具有良好的线性关系;

(2)电阻率高,热容量小,反映速度快;

(3)材料的复现性和工艺性好,价格低;

(4)在测量范围内物理和化学性质稳定.目前,在工业应用最广的材料是铂、铜.

铂电阻与温度之间的关系,在0--630.74℃范围内用下式表示

R

=R0(1+AT+BT2)(2)

T

在-200--0℃的温度范围内为

R

=R0[1+AT+BT2+C(T-100℃)T3] (3)

T

式中,R0和R T分别为在0℃和温度T时铂电阻的电阻值,A、B、C为温度系数,由实验确

数字温度计-数电课设

数字温度计-数电课设

1电路的设计

随着当代科学技术的发展,电子产品在人们的日常生活中占据着越来越重要的地位。人们也越来越重视电子类的产品的精密程度。而设计出一个数字式温度计可以为人们带来很多方便,可以打破以往人们用肉眼看温度计中直接读数,可以减少一些不必要的误差等。

数字温度计电路原理系统方框图,如图1.1.

图2.1 电路原理方框图

通过温度传感器LM35采集到温度信号,经过整形电路送到A/D转换器,然后通过译码器驱动数码管显示温度。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。

2电路原理及其电路组成

数字温度计的设计原理图见附录1。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。

2.1传感电路

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 ~-1.0V (4)输出阻抗:1mA 负载时0.1Ω; (5)精度:0.5℃精度(在+25℃时); (6)漏泄电流:小于60μA ; (7)比例因数:线性+10.0mV/℃; (8)非线性值:±1/4℃;

数字式温度测量系统的设计与实现

数字式温度测量系统的设计与实现
➢ (二)设计一个数字式温度检测系统。焊 接PWM单元电路板,搭建系统硬件,下载 程序,实现设计。
➢ (三)问题与思考,任务拓展。
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K=(满量程实测温度×100-零点实测温度×100)/(AD采集的满量
程读数-AD采集的零点读数)
(公式7-1)
则对应的数码管显示数为:
Disp_num=(K×(AD采集的实际读数-AD采集的零点读数)
-零点实测温度×100)/10
(公式 7-2)
注意:公式的计算结果的单位为0.1℃。
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数字式温度检测系统结构图
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7.2 PWM波的产生
为了完成对被测对象进行加温的工作,需要设计一个升温的驱 动单元,现要求采用PWM方式实现,及将加热丝通过一个固 态继电器(Solid State Relay)的触点接到24V的直流电源, PWM的周期为50ms。当改变占空比就可以实现加热功率的改 变。
采用方式一时,完全可以实现0~50ms之间的任意时 间定时。因此PWM波的产生可以采用定时器中断方式 实现,及装入的第一次定时时间常数应为高电平的持 续时间,且使P1.0口为高;当定时时间到时,再装入 低电平的持续时间常数,且使P1.0口为低。这样,反 复循环,就可以产生占空比连续可调的PWM波。具体 实现请自行考虑。

数字体温计的设计

数字体温计的设计

数字体温计的设计

一、实验目的

1.研究NTC热敏电阻的电学、热学性质。

2.利用NTC热敏电阻设计一个数字体温计,并评估其精度。

二、实验原理

(一)NTC热敏电阻

NTC是Negative Temperature Coefficient的缩写,

意思是负的温度系数,泛指负温度系数很大的半导体

材料或元器件,所谓NTC热敏电阻器就是负温度系

数热敏电阻器。它是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物

为主要材料,采用陶瓷工艺制造而成的。这些金属氧

化物材料都具有半导体性质,因为在导电方式上完全

类似锗、硅等半导体材料。温度低时,这些氧化物材

料的载流子(电子和孔穴)数目少,所以其电阻值较

高;随着温度的升高,载流子数目增加,所以电阻值

降低。NTC热敏电阻器在室温下的变化范围在102~

106欧姆,温度系数-2%~-6.5%。NTC热敏电阻器可广泛应用于温度测量、温度补偿、抑制浪涌电流等场合。

部分专业术语:

1.(额定)测量功率P m(mW)

热敏电阻在规定的环境温度下,阻体受测量电流加热引起的阻值变化相对于总的测量误差来说可以忽略不计时所消耗的功率。一般阻值变化不应大于0.1%。

当热敏电阻受测量电流加热引起的阻值变化恰为0.1%时,对应的测量功率P m称为额定测量功率,其数值约在1mW左右,并与环境温度有关。【根据图1所示的热敏电阻的尺寸、玻璃的热容量及导热系数等参数,可以估算出P m的大致数量级。】

2.零功率电阻值R T(Ω)

R T指在温度T时,采用小于额定值的测量功率测得的电阻值。

3.额定零功率电阻值R25(Ω)

根据国标规定,额定零功率电阻值是NTC热敏电阻在基准温度25℃时测得的电阻值R25,这个电阻值就是NTC热敏电阻的标称电阻值。例如,实验室使用的NTC热敏电阻的阻值为10 k ,就是指该NTC热敏电阻的R25 = 10 kΩ。

数字电路温度计设计

数字电路温度计设计

数字电路温度计设计

全文共四篇示例,供读者参考

第一篇示例:

数字电路温度计设计

数字电路温度计的设计原理主要是利用数字电路的优势,通过传

感器将物体的温度信号转换为电信号,再通过数字电路进行处理和显示,从而实现温度的测量和显示。数字电路温度计的设计原理主要包

括传感器、模数转换器、显示器等几个关键部分。

首先是传感器部分,传感器是将温度信号转换为电信号的关键部件。常用的传感器有热敏电阻、热电偶、半导体传感器等。传感器的

选择直接影响到数字电路温度计的测量精度和灵敏度。在设计数字电

路温度计时,我们需要根据实际需求选择合适的传感器,以确保温度

测量的准确性。

最后是显示器部分,显示器是将数字信号转换为可视化信息的关

键部件。在设计数字电路温度计时,我们通常选择LED数码管、液晶

显示屏等作为显示器。显示器的选择不仅要考虑显示效果和美观度,

还要考虑功耗、驱动电路等因素。通过合理选择和设计显示器,我们

可以实现数字电路温度计的数据显示和人机交互功能。

数字电路温度计的工作原理主要是通过传感器实时监测物体的温

度变化,将温度信号转换为电信号后经过模数转换器转换为数字信号,

最终通过显示器显示出温度数值。在工作过程中,数字电路温度计还可以设置报警功能,当温度超出设定范围时会发出警报,提醒使用者及时处理。

制作数字电路温度计的流程主要包括以下几个步骤:

第一步,设计电路原理图。根据数字电路温度计的设计要求,我们需要设计出完整的电路原理图,包括传感器、模数转换器、显示器等各个部分的连接关系和工作原理。

第三步,焊接电路板。在选择好电子元器件后,我们需要进行电路板的焊接工作,将各个元器件按照设计原理图连接到电路板上,并进行焊接和固定,以组成完整的数字电路温度计电路。

数字式温度计课程设计报告

数字式温度计课程设计报告

温度传感器采用LM35D 温度传感器,其管脚图和输出特性图如图所示:

用最小二乘法拟合得到关系式U=7.05+10.02t,即其敏捷度为10.02mV/℃

为了使测量精度更高,需要对对LM35D 输出信号进行校准处理,电路图如下:

A/D 转换器采用MC14433,其连接方式如图所示:

其中, MC14433 旳各引脚阐明如下:

1、Pin1(VAG)—模拟地,为高科技阻输入端,被测电压和基准电压旳接入地。

2、Pin2(VR)—基准电压,此引脚为外接基准电压旳输入端。MC14433 只要一种正基准电压即可测量正、负极性旳电压。此外, VR 端只要加上一种不不大于5 个时钟周期旳负脉冲(VR),就可以复为至转换周期旳起始点。

3、Pin3(Vx)—被测电压旳输入端,MC14433 属于双积分型A/D 转换器,因而被测电压与基准电压有如下关系:

4、Pin4-Pin6(R1/C1,C1)—外接积分元件端。积分电容一般选 0.1uF 聚脂薄

膜电容,在2.000V 满量程时,电阻R1 约为470kΩ,

5、Pin7、Pin8(C01、C02)—外接失调赔偿电容端,电容一般也选0.1uF 聚脂薄膜电容即可。

6、Pin9(DU)—更新显示控制端,此引脚用来控制转换成果旳输出。假如在积分器反向积分周期之前,DU 端输入一种正跳变脉冲,该转换周期所得到旳成果将被送入输出锁存器,经多路开关选择后输出。否则继续输出上一种转换周期所测量旳数据。这个作用可用于保留测量数据,若不需要保留数据而是直接输出测

量数据,将DU 端与EOC 引脚直接短接即可。

电子体温计的设计与实现

电子体温计的设计与实现

电子体温计的设计与实现

设计与实现电子体温计可以从以下几个方面着手:硬件设计、软件编

程和用户界面设计。

硬件设计:

1.选择合适的温度传感器:电子体温计需要使用高精度的温度传感器。可以选择数字温度传感器,如DS18B20,它具有较高的精度和快速的响应

时间。

2. 选择合适的微控制器:可以选择一款低功耗的微控制器,如Arduino、STM32等,能够实现温度传感器的数据采集、处理和显示等功能。

3.连接电路设计:将温度传感器与微控制器进行连接,可以使用SPI、I2C或UART等通信接口。设计电源电路,为传感器和微控制器提供电源。

4.显示屏设计:可以选择合适的液晶显示屏,如OLED显示屏,用于

显示体温数据和其他相关信息。

软件编程:

1.初始化设置:在微控制器中,首先需要进行温度传感器的初始化设置,设置传感器的分辨率和工作模式等。

2.数据采集:定时采集温度传感器的数据,可以选择适当的采样频率,一般可以设置为每秒采集一次。

3.数据处理:根据采集到的温度数据进行数据处理,可以对数据进行

滤波,去除噪声等。

4.数据显示:将处理后的温度数据通过显示屏展示出来,可以选择合

适的字体和界面布局,使用户能够清晰地看到体温数据。

5.报警功能:设置一个温度阈值,当测量到的体温超过阈值时,触发

报警,可以通过声音或者闪烁等方式提醒用户。

用户界面设计:

1.显示屏布局:设计一个简洁明了的界面布局,将体温数据、时间和

其他相关信息进行合理的排版。

2.功能设计:用户界面可以设置功能按钮,如开关机按钮、报警设置

按钮等,用户可以通过按钮进行相应的操作。

数字温度计设计方案

数字温度计设计方案

数字温度计设计方案

数字温度计是一种利用数字显示温度值的仪器,目前已广泛应用于家庭、实验室、医疗等领域。为了设计一个稳定、可靠的数字温度计,以下是一个初步设计方案。

1. 传感器选择

温度传感器是数字温度计的核心部件,常用的有热敏电阻、热电偶、半导体传感器等。在设计中,我们可以选择适用范围广、精度高的数字温度传感器,如DS18B20。该传感器具有数字

接口、高精度、高稳定性等特点。

2. 微控制器选择

微控制器是数字温度计的处理器,负责监测温度传感器的数据,并将其转化为数字信号。在设计中,我们可以选择具有足够计算能力、低功耗的微控制器,如STM32系列中的

STM32F103C8T6。该微控制器具有高性能、低功耗、丰富的

外设等特点,适合用于数字温度计的设计。

3. 电路设计

在电路设计中,可以采用数字传感器和微控制器之间的串行通信方式,使用一对引脚(数据引脚和电源引脚)实现数据的传输和供电。同时,需要添加稳压电路和滤波电路,保证电路的稳定性和抗干扰能力。

4. 数字显示模块选择

数字显示模块是数字温度计的输出设备,负责将测得的温度值以数字形式显示出来。在设计中,可以选择7段LED数码管,

该数码管具有明亮的显示效果、低功耗、容易驱动等优点。

5. 电源选择

数字温度计需要稳定的电源供电,可选择直流电源供电,电压范围5V。在设计中,可以添加电源管理电路,包括稳压电路、过压保护、短路保护等,以增加设备的安全性和稳定性。

6. 程序设计

程序设计是数字温度计的重要环节,需要编写相应的程序实现温度的测量、显示、存储等功能。在程序设计中,可以使用C 语言或者嵌入式开发平台进行编程,实现温度测量值的读取、温度值的转换、温度值的显示等功能。

数字温度计课程设计

数字温度计课程设计

数字温度计课程设计

一、引言

本文档旨在设计一门名为“数字温度计”的课程,旨在教授学生如何设计并制作

一个简单的数字温度计。通过这门课程,学生将了解温度的概念、温度测量的原理,并通过实践操作来设计、制作和调试一个数字温度计原型。

二、课程大纲

1. 课程简介

在本节课中,我们将介绍本门课程的内容、目标和教学方法。

2. 温度的概念和单位

这一节课中,我们将学习温度的基本概念,温度的不同单位以及它们之间的转

换关系。

3. 温度测量的原理

在本节课中,我们将讲解温度测量的一些基本原理,包括使用热敏电阻、红外

线传感器和半导体温度传感器等。

4. 温度传感器的选择和使用

这节课我们将学习如何选择合适的温度传感器,并了解它们的使用方法和注意

事项。

5. 数字温度计的设计与制作

在本节课中,我们将介绍数字温度计的基本原理和电路设计。学生们将分组进

行设计并制作一个数字温度计原型。

6. 数字温度计的调试和应用

这节课中,学生需要将制作好的数字温度计原型进行调试,并学习如何将其应

用到实际生活中。

7. 课程总结和展望

在最后一节课中,我们将对整个课程进行总结,并展望学生们在将来可以进一

步深入研究的方向。

三、教学方法

本门课程采用以下教学方法:

1.授课:教师将通过讲解的方式,将温度概念、温度测量原理等知识传

达给学生。

2.实验:学生将参与到温度计设计与制作的实验中,通过实际操作来理

解概念和原理。

3.小组讨论:学生将分组进行温度计设计的讨论和合作,提高团队合作

和问题解决能力。

4.实际应用:学生将通过调试和应用数字温度计原型,加深对温度测量

的理解和实践能力。

基于单片机的数字温度计设计

基于单片机的数字温度计设计

基于单片机的数字温度计设计

基于单片机的数字温度计设计可以包括以下几个步骤:

1. 选择合适的单片机:根据项目需求选择一款适合的单片机,常用的有8051、PIC、AVR等。

2. 温度传感器的选择:选择一款合适的温度传感器,如

DS18B20、LM35等。这些传感器通常具有数字接口,方便与单片机通信。

3. 连接和布线:根据传感器和单片机的接口要求,进行连接和布线。通常需要连接传感器的电源、地线和数据线。如果需要更长的传输距离,可以考虑使用一些传感器扩展模块,如

DS18B20模块。

4. 编程:使用单片机编程语言,如C语言,编写代码来实现与传感器的通信和温度的测量。通常需要使用单片机提供的GPIO口或者串口来与传感器进行数据交互,读取传感器输出的数字温度值,并将其转换为实际温度。

5. 显示和输出:根据项目要求,选择合适的显示设备来展示温度数值,如液晶显示屏、数码管等。可以通过单片机的IO口来控制显示设备的输入。同时,还可以根据需要选择合适的输出设备,如蜂鸣器、继电器等,实现温度超过或低于设定阈值时的报警或控制功能。

6. 测试和优化:完成代码编写和硬件连接后,进行测试,确保

温度计能够准确测量温度,并进行必要的优化和调试。

总结:

基于单片机的数字温度计设计主要涉及选择单片机、传感器、连线布局、编程、显示和输出设备的选择与控制,以及测试和优化。通过以上步骤,可以实现一个简单的数字温度计。

数字温度计毕业设计

数字温度计毕业设计

华侨大学

厦门工学院

课题名称:数字显示温度计

设计时间:2012年 12月系部:电子信息工程系班级:光电六班

姓名:陈怡雅

指导老师:蔡庆森

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一、设计任务目的

随着科技的不断进步,在工业生产中温度是常用的被控参数,而采用单片机来对这些被控参数进行控制已成为当今的主流。本文介绍了数字温度测量及自动控制系统的设计。本文采用单片机来实现对温度的控制。它的主要组成部分有:AT89S51单片机、温度传感器、键盘与显示电路、温度控制电路。它可以实时的显示和设定温度,实现对温度的自动控制。通过测试表明,本设计对温度的控制有方便、简单的特点,从而大幅提高了被控温度的技术指标。

二、设计要求

正常工作温度范围: 5℃~60℃

温度误差:<1℃

三、设计方案选取与论证

方案论证

方案比较,设计和论证

1温度传感器的选择

1.1 采用模拟集成温度传感器

集成传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的,因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器,它是将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用IC。模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等,适合远距离测温、控温,不需要进行非线性校准,外围电路简单。

1.2 采用数字单片智能温度传感器

智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶。智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量,适配各种微控制器(MCU).可以脱离微控制器单独工作,自行构成一个温控仪。测量温度范围为 -55℃~+125℃,在-10℃~+85℃范围内,精度为0.5℃。

基于C51DS18B20温度计的毕业设计论文改

基于C51DS18B20温度计的毕业设计论文改

基于C51DS18B20温度计的毕业设计论文改

摘要:

本文基于C51DS18B20温度计实现了一个温度监测系统。通过C51单片机控制DS18B20温度传感器,采集环境温度数据,并通过LCD显示屏进行实时显示。本系统能够实现高精度的温度监测,并具有较好的稳定性和可靠性。实验结果表明,本设计方案能够满足实际应用的要求。

关键词:C51单片机、DS18B20温度传感器、温度监测、LCD显示屏第1章引言

1.1研究背景

随着物联网和智能家居的快速发展,温度监测技术在各个领域得到了广泛应用。温度监测系统能够有效地实时监测环境的温度,为人们提供一个安全舒适的生活和工作环境。因此,设计一个具有高精度和可靠性的温度监测系统,对于提高生活质量和工作效率具有重要意义。

1.2论文目的和意义

本文旨在基于C51DS18B20温度计实现一个高精度的温度监测系统,并通过LCD显示屏进行实时显示。通过分析DS18B20温度传感器的工作原理和C51单片机的控制方式,设计出一个稳定可靠的温度监测系统。该系统能够准确地测量环境的温度并进行实时显示,可以广泛应用于家庭、工厂、办公室等各个领域,提高工作和生活的效率。

第2章相关技术

2.1DS18B20温度传感器

DS18B20温度传感器是一种数字温度传感器,具有精度高、体积小、

成本低等特点。其工作原理是利用温度变化引起的电压变化来进行温度测量。传感器输出的是一个12位的二进制补码,可以通过C51单片机进行

转换和处理。

2.2C51单片机

C51单片机是一种广泛应用于嵌入式系统中的微处理器。它具有性能

基于51单片机数字温度计的设计与实现

基于51单片机数字温度计的设计与实现

基于51单片机数字温度计的设计与实现

数字温度计是一种能够测量环境温度并显示数值的设备。基于51单片机的数

字温度计设计与实现是指利用51单片机作为核心,结合温度传感器和其他辅助电路,实现一个能够测量温度并通过数码管显示温度数值的系统。本文将从硬件设计和软件实现两个方面介绍基于51单片机数字温度计的具体设计与实现过程。

一、硬件设计

1. 温度传感器选取

在设计数字温度计时,首先需要选取合适的温度传感器。市面上常用的温度传

感器有热敏电阻、功率型温度传感器(如PT100)、数字温度传感器(如

DS18B20)等。根据设计需求和成本考虑,我们选择使用DS18B20数字温度传感器。

2. 电路设计

基于51单片机的数字温度计的电路设计主要包括单片机与温度传感器的连接、数码管显示电路和电源电路。

(1)单片机与温度传感器的连接

在电路中将51单片机与DS18B20数字温度传感器相连接,可采用一线总线的

方式。通过引脚的连接,实现单片机对温度传感器的读取控制。

(2)数码管显示电路

为了能够显示温度数值,我们需要设计一个数码管显示电路。根据温度传感器

测得的温度值,通过数字转换和数码管驱动,将温度数值显示在数码管上。

(3)电源电路

电源电路采用稳压电源设计,保证整个系统的稳定供电。根据实际需求选择合

适的电源电压,并添加滤波电容和稳压芯片,以稳定电源输出。

3. PCB设计

根据电路设计的原理图,进行PCB设计。根据电路元件的布局和连线的走向,绘制PCB板的线路、元件和连接之间。

二、软件实现

1. 单片机的编程语言选择

对于基于51单片机的数字温度计的软件实现,我们可以选择汇编语言或者C

数字温度计的设计.

数字温度计的设计.

扬州大学能源与动力工程学院课程设计报告

题目:数字温度计的设计

课程:单片机原理及应用课程设计

专业:电气工程及其自动化

班级:电气1202班

姓名:

学号:

第一部分

《单片机原理及应用》课程设计任务书

一、课题名称

硬件设计题目五:数字温度计的设计

二、课程设计目的

课程设计是课程教学中的一项重要内容,是达到教学目标的重要环节,是综合性较强的实践教学环节,它对帮助学生全面牢固地掌握课堂教学内容、培养学生的实践和实际动手能力、提高学生全面素质具有很重要的意义。

《单片机原理及应用》是一门理论性、实用性和实践性都很强的课程,课程设计环节应占有更加重要的地位。单片机原理及应用课程设计的目的是让学生在理论学习的基础上,通过完成一个涉及MCS-51单片机多种资源应用并具有综合功能的小系统目标板的设计与编程应用,使学生不但能将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来,而且能进一步加深对电子电路、电子元器件等知识的认识与理解,同时在软件编程、排错调试、相关软件和仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高。为今后能够独立进行某些单片机应用系统的开发设计工作打下一定的基础。通过单片机硬件和软件设计、调试、整理资料等环节的培训,使学生初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能,逐步熟悉开展科学实践的程序和方法。

三、课程设计内容

设计以89C51单片机和外围元器件构成的单片机应用系统,并完成相应的软硬件调试。

1. 系统方案设计:综合运用单片机课程中所学到的理论知识,学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计。

2. 硬件电路设计:对方案中以单片机为核心的电路进行设计计算,包括元器件的选择和电路参数的计算,并画出总体电路图。

数字温度计课程设计

数字温度计课程设计

数字温度计课程设计

一、数字温度计课程设计

1. 数字温度计的原理

数字温度计是一种用于测量温度的仪器,它通过将温度转换成一个数字值来表示温度,这个数字值有可能是摄氏度、华氏度或其他单位的温度计。

数字温度计的原理是改变温度,会改变某种传感器的电阻值,这种电阻值改变可以通过计算机来进行捕捉,然后转换成数字形式,来测量温度。

2. 数字温度计的结构

数字温度计由传感器、显示模块、控制模块和电源模块组成。

传感器:主要用于检测周围环境的温度变化,由于温度的变化会使电阻值发生变化,这种变化可以被传感器捕捉,转换成数字信号。

显示模块:用于将温度信号转换成易于人们阅读的数字值,例如显示温度读数。

控制模块:根据传感器反馈的信号,控制显示模块显示不同的温度值。

电源模块:为数字温度计提供电源,使传感器、显示模块和控制模块能够正常工作。

3. 数字温度计的应用

数字温度计可以用来测量室内、室外的温度,它可以准确的读出温度,而且易于使用。

另外,它也可以用于检测生物体温度,例如,它可以用于检测人体的体温,也可以用于检测样品的温度,如食物、饮料等,以保证样品的品质。

数字温度计还可以用于检测其他环境温度,比如空调房间、汽车内部等等,以确保环境适宜。

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数字温度计

摘要:温度计在实际生产和人们的生活中都有广泛应用。该设计是数字温度计,首先是对总体方案的选择和设计;然后通过控制LM35进行温度采集;将温度的变化转为电压的变化,其次设计电压电路,将变化的电压量通过放大系统转化为所需要的电压;再通过TC7107将模拟的电压转化为数字量后直接驱动数码管LED对实时温度进行动态显示。最后在Proteus仿真软件中构建了数字温度计仿真电路图,仿真结果表明:在温度变化时,可以通过电压的变化形式传递,最终通过3位十进制数显示出来。

关键词:温度计;电路设计;仿真

目录

1 设计任务与要求 (1)

2 方案设计与论证 (1)

3 单元电路的设计及仿真 (2)

3.1传感器 (2)

3.2放大系统 (2)

3.3 A/D转换器及数字显示 (4)

4 总电路设计及其仿真调试过程 (6)

4.1总电路设计 (6)

4.2仿真结果及其分析 (7)

5 结论与心得 (9)

6 参考文献 (11)

1 设计任务与要求

温度计是工农业生产及科学研究中最常用的测量仪表。本课题要求用中小规模集成芯片设计并制作一数字式温度计,即用数字显示被测温度。具体要求如下:(1)测量范围0~100度。

(2)测量精度0.1度。

(3)3位LED数码管显示。

掌握线性系统的根轨迹、时域和频域分析与计算方法;

(2)掌握线性系统的超前、滞后、滞后-超前、一二阶最佳参数、PID等校正方法;(3)掌握MATLAB线性系统性能分析、校正设计与检验的基本方法。

2 方案设计与论证

数字温度计的原理是:通过控制传感器进行温度采集,将温度的变化转化为电压的变化;然后设计电压电路,将变化的电压通过放大系统转化为需要的电压;再通过A/D转换器将模拟的电压转换为数字量后驱动数码管对实时温度进行动态显示。

原理框图如图2-1所示:

图2-1 数字温度计原理框图

由设计任务与要求可知道,本设计实验主要分为四个部分,即传感器、放大系统、模数转换器以及显示部分。经过分析,传感器可以选择对温度比较敏感的器件,做好是在某参数与温度成线性关系,比如用温敏晶体管构成的集成温度传感器或热敏电阻等;放大系统可以由集成运放组成或反相比例运算放大器;A/D转换器需要选择有LED 驱动显示功能的,而可供选择的参考元件有ICL7107,ICL7106,MC14433等;显示部分用3位LED数码管显示。

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MC14433(A/D转换器)进行数模转换和数字显示。

方案二:用集成温度传感器把温度转化为电压,在把每一度的电压变化值通过LM324集成运放进行放大,使其放大的信号应能满足ICL7107数模转换的要求进行数字显示。由于MC14433模数转换器的显示部分需要驱动器CD4511,基准电压又需要一个MC1403,也就是需要外接的电路和元件相对复杂和麻烦。而31/2位双积分型A/D 转换器ICL7107是CMOS大规模集成电路芯片,其片内已经集成了模拟电路部分和数字电路部分,所以只要外接少量元件就成了模拟电路和数字电路部分,所以只要外接少量元件就可实现A/D转换和数码显示。

因此选用方案二。

设计初稿中的元器件大多是通过参考书和网上的资料定下来的,Multisim是最常用的仿真软件。首次选用Multisim进行仿真,可是在Multisim里始终找不到需要的仿真模型,最后选用Proteus进行仿真。到了Proteus仿真软件里,很多元器件还是没有仿真模型,只能折中选用仿真模型里有的。比如放大电路由LM324取代了LM741, A/D转换器由TC7107取代了ICL7107等等。

主要参考元器件有:LM35,LM324,TC7107,电阻及电容若干。

3 单元电路的设计及仿真

3.1温度传感器

集成温度传感器是将温敏晶体管及其辅助电路集成在同一芯片上的集成化温度传感器,这种传感器最大优点是:直接给出正比于热力学温度的理想的线性输出,另外体积小,成本低廉。因此,它是现代半导件温度传感器的主要发展方向之一。目前,已广泛应用于-55~150℃温度范围内的温度监测、控制和补偿的许多场合。由于本设计要求,测温范围为0~100℃,故此集成温度传感器满足要求。

3.2放大系统

放大系统是把温度传感器输出的弱信号放大,将每一摄氏度对应的电压以整数输出,可以利用集成运放LM324组成两个反相比例放大电路,由于温度传感器输出的电压与温度的线性关系为10mv/℃,即温度每升高1℃电压升高10mv,因此可以使得电压通过反相比例运算电路放大10倍,即1℃对应电压为100mv 。

(1)反相运算器电路结构:

图3-1 反相运算放大器的电路结构图

如图3-1所示,该图为反相运算放大器的电路结构图。图中的 R 1:输入电阻

R f :反馈电阻,引入电压并联负反馈 R 2:平衡电阻,要求 R 2=R 1//R f

(2)电压放大倍数:f o

vf i i

R V A V R =

=- V 0和V i 成比例关系,比例系数为-R f /R i ,负号表示V 0和V i 反相比例系数的数值可以是大于、等于或小于1的任何值。

通用型低功耗集成四运放LM324,内含4个独立的高增益、频率补偿的运算放大器,既可接单电源使用(3~30v),也可接双电源使用(±1.5~±15v),驱动功耗低,可与TTL 逻辑电路相容。故选用LM324进行放大系统。

参数计算:U 3:A (反相比例运算放大器)用电压放大倍数选择输入电阻和反馈电阻,选用输入电阻R 4=1k ,故反馈电阻R 3=10.03k 。平衡电阻R 6=R 4//R 3=1.1k 。放大后的电压为负电压,所以还需要级联一个U3:B (同比例反相器),选用输入电阻R 8=10k ,

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