简易数字温度计设计

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±0.1℃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±0.1℃，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, 2005.1:43-66.

[5]彭介华.电子技术课程设计指导[M] .北京:高等教育出版社,2002.12:37-228.

[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. protel 99 SE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+0.1℃；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

简易数字温度计的设计第II页

目录

1绪论 (1)

1.1课题描述 (1)

1.2 基本工作原理及总体框图 (1)

2 硬件芯片及元器件说明 (2)

2.1 555芯片 (2)

2.1.1 555的工作原理 (2)

2.1.2 555的各个引脚功能 (2)

2.1.3 555的功能介绍 (3)

2.2 CD4017芯片 (3)

2.3 CD40110芯片 (4)

2.4 元器件介绍 (5)

3 电路硬件模块设计 (5)

3.1温度转换成频率电路设计 (5)

3.1.1 NE555工作原理介绍 (5)

3.1.2 NE555引脚及符号说明 (7)

3.2频率显示电路设计 (7)

3.2.1放大整形电路设计 (7)

3.2.2 555振荡电路 (8)

3.2.3译码显示电路 (8)

4 仿真调试 (9)

4.1 温度转变为频率电路测试 (9)

4.2放大整形电路的测试 (10)

4.3 振荡电路测试 (11)

简易数字温度计的设计第III页5 总体电路 (12)

总结 (13)

致谢 (14)

参考文献 (15)

简易数字温度计的设计第

1 页1绪论

1.1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±0.1℃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。1.2 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