模拟电子技术数字温度计.doc
毕业设计179数字电子技术课程设计之温度计
数字温度计《数字电子技术课程设计》指导老师：学院：电气工程与自动化学院专业：电子信息工程班级：姓名：学号：2007年5月数字式温度计用传统的水银或酒精温度计来测量温度,不仅测量时间长、读数不方便、而且功能单一,已经不能满足人们在数字化时代的要求，本文提出了一种新型的数字式温度测量电路的设计方案。
一、设计目的（1）了解大规模专用集成电路的组成；（2）了解半导体温度传感器的工作原理；（3）掌握非电量测量基本原理；（4）了解A/D转换的概念；（5）学会基本放大电路的使用以及调试；（6）掌握利用大规模集成电路设计数字式温度计电路和调试的方法。
二、设计内容及要求（1）利用大规模集成电路ICL7107型三位半A/D转换器和集成温度传感器AD590设计一数字式温度计电路；（2）要求温度测量范围为-55℃～150℃;显示采用三位半LED显示，自动显示正负号；取样速率约为6次／秒；准确度±1％±1字；（3）工作温度范围0～40℃，电源为士5V，要既可以采用交流，也可采用直流供电；（4）画出电路图，写出完整的报告(包括电路结构的确定、元件参数的确定)；（5）用面包板格出电路，并调试之。
三、数字式温度计的组成和工作原理这种数字式温度表由温度传感器、t/V转换电路、基准电源、三位半数字电压表、电源五个部分组成。
图1 数字温度计设计框图1．集成温度传感器图2(a)所示AD590是美国生产的集成温度传感器，具有很高准确度。
采用Y0-52封装的AD590，外形同小功率晶体管相似。
第1脚为正极．第2脚为负极．第3脚接管壳，使用时将第3脚接地，可起到屏蔽作用。
AD590的测温范围是—55℃～150℃，电源电压范围是4—30V。
当工作电压选5V、温度保持125℃；长期温度漂移仅±1℃/月。
AD590的图形符号见图1(b)．它等效于1个高吸抗的恒流源。
在工作电压为1—30V 、测温范围是—55～150℃的范围之内，对应于热力学温度T 每变化1K ，就输出1μA 的电流。
电子技术课程设计数字温度计
课程名称：电子技术课程设计设计题目：院系：专业：年级：姓名：指导教师：XXXX大学XX校区XX 年X月X日课程设计任务书专业: 姓名: 学号:开题日期: XX年X月X日完成日期:XX年X月X日题目: 数字温度计一、设计的目的1、设计一个简易的数字温度计满足一定的测量范围并通过LED显示出来；2、了解常用电子器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则；3、进一步熟悉电子仪器的使用方法；4、学会撰写课程设计总结报告；5、培养独立分析问题和解决实际问题的能力；6、培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。
二、设计的内容及要求1、测温范围为—30℃～＋120℃，精度为±0.5℃；2、LED数码管直读显示，当温度为“负”则最高位显示“—”号，最低位显示单位“C”；3、当温度不在测量范围内（<—30℃或>＋120℃）时，蜂鸣器报警且发光二极管闪烁。
三、指导教师评语四、成绩:指导教师(签章)年月日摘要：本设计以AT89C51单片机为核心，DS18B20数字式温度传感器为温度传感器，7段LED数码管构成显示电路；单片机控制DS18B20进行温度采集，在接收DS18B20传回数据后进行处理，通过74LS245驱动数码管显示实时温度的动态显示。
由于采用的是可编程器件作为控制核心，与传统的温度计相比该温度计具有示数直观，精度可调，功能易扩展等优点。
关键词：数字温度计、AT89C51 、DS18B20 、74LS245 、LED设计背景随着人们生活水平的不断提高,数字化无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，科学技术向着数字化、智能化控制方向发展，其中数字温度计就是一个典型的例子。
数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用。
温度计是常用的热工仪表，常用于工业现场作业过程的温度测量，在工业生产过程中，不仅需要了解当前温度读数，而且还希望能了解过程中的温度变化情况。
数字温度计 (数电)
CHENGNAN COLLEGE OF CUST 电子技术应用实习题目：电子技术应用实习数字温度计的设计学生姓名：尹雅君学号：201284250104班级: 电信1201班专业：电子信息工程指导教师：徐里英、吴一帆2015年1月目录第一章实习目的、内容和要求 (3)1.1 实习目的 (3)1.2 实习内容 (3)1.3 实习任务要求 (4)第二章设计原理及软件简介 (4)2.1 设计原理 (4)2.1.1 铂电阻PT100的基本工作原理 (4)2.1.2精密仪表放大器INA122的基本工作原理 (5)2.1.3 ICL7107的基本工作原理与主要构成部分介绍 (6)2.1.4 ICL7107引脚功能和外围元件参数的选择 (10)2.2 Proteus仿真软件介绍 (11)第三章设计步骤和过程 (14)3.1 数字温度设计的系统结构图 (14)3.2 各功能模块的电路仿真图和原理说明 (15)3.2.1 PT100桥式仿真电路图及原理 (15)3.2.2 INA122仪表放大器仿真电路图及原理 (16)3.2.3 放大器的调零电路 (16)3.2.4 TC7107AD的仿真电路及原理 (17)第四章设计的仿真和结果分析 (18)4.1 电路的调试测量值仿真电路图 (18)4.2 结果及误差分析 (20)第五章结论 (21)5.1设计过程中遇到的困难及解决办法 (21)5.2 结论 (21)参考文献 (22)附录 (23)附录A 仿真电路图 (23)附录B 元器件清单 (25)第一章实习目的、内容和要求1.1 实习目的1、进一步加深对模拟电子技术、数字电子技术、电路理论的应用实践能力，学以致用，加强自主设计能力。
2、了解温度传感器铂电阻PT100原理以及掌握其应用；3、了解并掌握精密仪表放大器INA122的原理以及基本电路；4、了解TC7107芯片的原理及基本测压电路；5、熟悉并掌握产品设计的基本思路和方法；6、掌握常用电子元器件的选择方法和元件参数；7、加强计算机运用、查阅资料和独立完成电路设计的能力。
数字温度计课程设计
课程设计(论文)题目名称数字温度计课程名称电子技术课程设计学生姓名学号系、专业指导教师2011年12 月16 日温度计是工农业生产及科学研究中最常用的测量仪表。
使用温度测量仪，首先经过AD590集成温度传感器的作用，使外界温度转换为电流用表示。
因为上述为绝对温度K和电流之间的转换关系，而在设计中我们需要采用℃，所以我们必须使其转换成摄氏温度℃和电流之间的关系，这就要用到K—℃变换器。
通过K—℃变换器的作用，我们便得到想要的℃和电流之间的直接转换关系。
得到的电流再经过放大器的放大，即可直接用电压表读出被测对象的温度值。
然后放大后的电压接一比较器，比较器的输出端接报警设备。
报警设备可由一个发光二极管组成。
在设置了预警温度后，由比较器输出端的电压决定二极管是否发光，从而起到警报作用。
经TC7017AD转换后，再通过数码管显示。
关键词：AD590放大器TC7107 数码管摘要……………………………………………………………………….1 系统总体设计 (1)1.1 总体方案设计 (1)1.2 系统原理框图及电路图 (1)2 系统详细设计 (2)2.1 温度传感器 (2)2.2 转换与放大电路 (3)2.2.1 K-C转换电路 (3)2.2.2 放大器 (4)2.2.3 比较器 (4)2.2.4 报警设备 (5)2.2.5 电路原理图 (5)2.3 A/D转换电路 (6)2.4 数码管显示 (10)3 仿真与调试 (11)3.1 电路的仿真 (11)3.2 仿真结论 (13)4 总结 (13)附录元件清单 (14)参考文献................................... 错误!未定义书签。
1.1 总体方案设计图1所示为数字温度计的原理框图。
其工作原理是将被测的温度信号通过传感器转换成温度变化的电压信号，此电压信号经过放大电路后，通过模-数转换器把模拟量转变成数字量，最后将数字量送显示电路，用4位LED 数码管显示。
模电课程设计—温度指示器
郑州科技学院《模拟电子技术》课程设计题目温度指示器学生姓名x x专业班级 2012级电气工程及其自动化班学号2012470xx院（系）电气工程学院指导教师 xx完成时间 2014年 5 月 23 日目录1 课程设计的目的 (3)2 课程的任务与课程设计要求.................... 错误!未定义书签。
2.1 课程的任务 (4)2.2 课程设计要求 (5)3 设计方案和论证.............................. 错误!未定义书签。
3.1 设计方案 (6)3.2 设计方案及论证 (6)4 电路工作原理及其说明 (9)4.1 电路工作原理 (9)4.2 原理图说明 (9)5 硬件的制作与调试............................ 错误!未定义书签。
5.1 焊接实物图 (12)5.2 焊接过程出现的问题 (12)5.3 调试 (13)6 总结 (15)参考文献 (16)附录1：总体电路原理图 (17)附录2：元器件清单 (18)1 课程设计的目的1巩固和加强“模拟电子技术”"数学电子技术"课程的理论知识；2掌握电子电路的一般的设计方法，了解电子产品研制开发过程；3提高电子电路实验技能及仪器使用能力；4掌握电子电路安装和调试的方法及十故障排除方法；5通过查阅手册和文献资料.培养同学们独立分析问题和解决问题的能力；6培养创新能力和创新思维。
2 课程的任务与课程设计要求2.1 课程的任务每当季节交替，气候变化时，都需要有人告诉你温度的变化。
利用集成放大电路，制作一个温度指示器，可以随时陪伴在你的身旁对你‘嘘寒问暖’。
温度指示器由放大电路，指示器，温度感应装置，发热元件，比较器组成。
此次的温度传感器的主要元件为LM324放大电路，LM324发达器的基本信息：类型:低功率放大器数目:4带宽:1MHz针脚数:14工作温度范围:-40°C to +85°CSVHC(高度关注物质):No SVHC (18-Jun-2010)封装类型:DIP-3dB带宽增益乘积:1MHz变化斜率:0.5V/μs器件标号:324工作温度最低:-40°C工作温度最高:85°C放大器类型:低功耗电源电压最大:32V电源电压最小:3V芯片标号:324表面安装器件:通孔安装输入偏移电压最大:7mV逻辑功能号:324额定电源电压:+5VLM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，外形如图1.1所示：1.1它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。
模电大作业(数字温度计设计)
模拟电子线路开放实验（1）数显电子温度计的设计与制作学院：计算机学院学号：00111320 、00111305姓名：朱孝南、张扬扬数字温度计的设计一．设计电路及原理总述电路如上图所示，模拟温度电压是传感器的感应电压，由于multisim 里边没有所提供型号的的传感器原件，所以这里用模拟温度电压1U 来代替温度传感器电压，通过改变1U 来模拟改变温度。
由开氏、摄氏、华氏温度的相关关系可得mV U U 273012-=)2552(8.13208.1123mV U mV U U -=+=则用电压产生电路产生2.73V 电压，通过电压跟随器后将其接到摄氏度电压表负端，正端接1U ，则电压表摄氏度的示数就是2730mV -1U ，即为摄氏度的温度示数。
再电压产生电路产生2.552V 的电压，接到减法器的反相输入端。
然后将1U 接到同相输入端，将输出电压接到华氏度电压表的正端（负端接地），则电压表华氏度的示数就是华氏度)2552(8.11mV U -的电压示数。
二.各部分电路参数及推导过程1.2.73V 电压产生电路R LR 1R 2R 3C 110uF等效于稳压管U o不稳定的输入电压Iz>1mAR AK 稳定的输出电压U i2.5V如图所示，满足）（210/R 15.2R V U +⨯=，则在2.73V 电压生成电路中取Ω=K R 137.11，Ω=K R 5.122，则有V R V U 73.2)092.01(5.2/R 15.2210=+⨯=+⨯=）（。
电路如图所示2.2.552V 电压生成电路同1理在2.552V 电压生成电路中，取Ω=2621R ，Ω=K R 5.122，则有V R V U 552.2)021.01(5.2/R 15.2210=+⨯=+⨯=）（电路如图所示3.实现)2552(8.13208.1123mV U mV U U -=+=的电路如图所示为相减器的电路图，若满足4321,R R R R ==，则有)(21130i i U U R R U -=取Ω==K R R 2021，Ω==K R R 3643，则有)2552(8.1)(121130mV U U U R R U i i -=-=即实现了1U 到3U 的转换 电路如图所示4.电压反转电路电压反转电路采取芯片，仿真图中没有画出。
电子技能训练项目——数字温度计
电子技能训练项目——数字温度计淄博职业学院电子电气工程系--2011年电子技能训练任务书“数字温度计”设计制作任务书一、设计制作指标及要求环境温度与我们生活息息相关，温度高了会感觉热，温度低了会感觉冷，那么我们怎样知道环境中的温度究竟是多少摄氏度呢？这里给大家介绍一个数字测温电路，电路通电后LED 显示实时温度测量值，温度计的温度测量范围为0~99.9℃。
要求：数字温度计通电后，LED数码显示器能准确地显示出由PT100测量的环境温度值；二、实训要求及完成的任务三人一组，时间为二周。
1、完整的电子产品样机；自己用万用板焊接出样品并调试成功，焊接要求焊点、导线剥头长度、引脚加工尺寸及成形符合工艺要求；要求在万能板上焊接的电路布局合理、连接简洁；要求主板和万能板间连接合理、牢固、美观。
2、电子产品的设计说明书（文件命名为该组三人姓名之汉字）。
三、工作原理和简介电路方框图1、温度检测电路温度检测电路主要由并联式稳压器、电桥和差分放大器组成，由U4构成的并联式稳压电源，为电桥提供高精度4.096V的电压，电桥由R30/R31/R44和PT100组成，RP4用于电路调试，在电路调试过程中通过调节RP4来模拟PT100的温度变化，方便电路调试，电桥输出的差分电压V=4.096*(RPT100/(R30+ RPT100)-R44/(R31+R44))，该信号通过R10和R11送入由U7B组成的差分放大器进行前级放大。
2、信号放大电路由U7A、PR6、R12、R13和R45组成的同相比例运算放大器，主要有2个作用，其一是用于将上一级的信号进行同相放大，其二是调整因元件参数偏差引起的测量误差。
调节RP6可改变其放大倍数，RP6也可称为量程电位器，数字温度计设计最大测量温度为99.9℃，根据表1可查出当温度为100℃时，PT100的内阻为138.51欧姆，根据电桥失衡后的输出电压计数公式可知，当环境温度为100℃时，差分输出电压为70mV，为了显示和控制方便这里我将信号调理为标准的10mV/℃。
电子技术综合实验实验报告——数显温度计
B1（13），B2（14），B3（15），B4（16），通过74LS47驱动八段数码管，13-a,12-b,11-c,10-d,9-e,15-f,14-g.
第三位数码管要有小数点，所以dp端要接地。
六、实验总结
1、温度采集；
2、A\D转换；
3、4位LED数码管显示对应的温度值；
二、原理框图
三、材料清单
三、材料清单
元件名称
元件型号及参数
个数
电阻
100
5
24K
1
100K
2
470K
1
1M
1
可调电阻
100K
1
电容
0.1 uF
1
0.01 uF
1
0.047 uF
1
0.22 uF
1
100 pF
1
芯片
LM35
1
ICL7135
ＩＣＬ７１３５为ＤＩＰ２８封装，芯片引脚排列如图２所示，引脚功能及含义如下：
１.与供电及电源相关的引脚（共７脚）
．－Ｖ：ICL7135负电源引入端，典型值－５Ｖ，极限值－９Ｖ；
．＋Ｖ：ICL7135正电源引入端，典型值＋５Ｖ，极限值＋６Ｖ；
．ＤＧＮＤ：数字地，ICL7135正，负电源的低电平基准；
．ＲＥＦ：参考电压输入，REF的地为AGND引脚，典型值１Ｖ，输出数字量＝１００００×（ＶＩＮ／ＶＲＥＦ）；
目前，已有两种型号的LM35可以提供使用。LM35DZ输出为0℃～100℃。计算公式：
（二）A/D转换部分
本次设计采用的是ICL7135芯片。是４位双积分Ａ／Ｄ转换芯片，可以转换输出±２００００个数字量，有ＳＴＢ选通控制的ＢＣＤ码输出，与微机接口十分方便．ＩＣＬ７１３５具有精度高（相当于１４位Ａ／Ｄ转换），价格低的优点．其转换速度与时钟频率相关，每个转换周期均有：自校准（调零），正向积分（被测模拟电压积分），反向积分（基准电压积分）和过零检测四个阶段组成，其中自校准时间为１０００１个脉冲，正向积分时间为１００００个脉冲，反向积分直至电压到零为止（最大不超过２０００１个脉冲）．故设计者可以采用从正向积分开始计数脉冲个数，到反向积分为零时停止计数．将计数的脉冲个数减１００００，即得到对应的模拟量．图１给出了ＩＣＬ７１３５时序，由图可见，当ＢＵＳＹ变高时开始正向积分，反向积分到零时ＢＵＳＹ变低，所以ＢＵＳＹ可以用于控制计数器的启动／停止。
模拟电子技术课程设计报告书- 温度测量与控制电路
电阻率大。电阻率大可使电阻体积做得小些，减小热惯性。
在测温范围内，物理、化学性质稳定。
电阻与温度的关系要接近线性，以便于分度和读数。
重复性好、复制性强，便于批量生产和互换。
价格便宜。
常见铂测温电阻的标称电阻值为100Ω，温度系数是3850×10-6/℃。标称值的误差影响偏置，而温度系数的误差影响增益。温度跨度越大误差也越大。标称值的误差可用一点调整，而温度系数的误差要由间隔温度的两点调整。当要求很细微的调整温度时，要选用温度系数一致的传感器。
F=1.44/[(R1+2R2)C2]=9.6KHZ
每一次发声持续的时间为： T=(R1+R2)CLn2≈1×10-4s
图6
4、A/D转换器：
A/D转换部分利用集成芯片AD574，再结合两片74LS283构成。该方案工作原理是先将模拟量转换成9位二进制数，再将最低一位和前八位相加这样就可以将测量精度提高到±0.5℃.
4.单元电路设计及主要元器件参数计算……………………………5
5.电路图………………………………………………………………14
6.设计总结……………………………………………………………15
7.参考文献……………………………………………………………15
8.附录元器件明细……………………………………………………16
二、各模块设计
1、温度传感器：
铂测温电阻
金属具有随着温度的升高电阻值增大的特性，其温度系数一般问（3000~7000）*0.000001/ 10-6℃。利用金属的这一特性，我们可以通过监测金属电阻的变化实现温度测量。制作测温电阻的材料除了铂以外还可以是铜活镍等，而铂的纯度大于99.999%，是最佳的测温材料。
数字温度计(微机原理课程设计)
一、实验目的1、学习ADC0809、8279A与微机8088系统的接口方法，以及8088CPU用查询方式对键值扫描的编程方法，了解并掌握LED数码管显示的原理和编程方法。
2、掌握ADC0809和微机接口方法工作方式和编程原理。
并且学会用8255A并行口传输数据的方法。
3、通过自己编写汇编程序和在实验箱上的调试，学会8086/8088的编程原理和方法，和各芯片与其的连接原理和方法，并学会通过编程协调各芯片的正常工作。
二、实验内容说明通过编程，本实验要求通过温度传感器向ADC0809芯片中输入模拟信号，通过ADC0809输出数字信号后，由8086CPU处理，在数码管上显示十进制的温度数值。
由于实验室没有温度传感器的放大电路，于是温度传感器和放大电路由一个0-5V滑动变阻器代替。
三、ADC0809的介绍ADC0809是采样频率为8位的、以逐次逼近原理进行模—数转换的器件。
其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8个单断模拟输入信号中的一个进行A/D转换。
1．主要特性1）8路8位A／D转换器，即分辨率8位。
2）具有转换起停控制端。
3）转换时间为100μs4）单个＋5V电源供电5）模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校准。
6）工作温度范围为-40～＋85摄氏度7）低功耗，约15mW。
2．内部结构ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A／D转换器，内部结构如图13．22所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型D／A转换器、逐次逼近3．外部特性（引脚功能）ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图13．23所示。
下面说明各引脚功能。
IN0～IN7：8路模拟量输入端。
2-1～2-8：8位数字量输出端。
ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。
START：A／D转换启动信号，输入，高电平有效。
《数字温度计的》word版
数字温度计的设计与制作一、课程设计任务要求1、课题来源：老师和学生共同拟定。
2、类型：实做。
3、目的和意义：掌握单片机的编程。
4、基本要求：设计和制作一个温度显示器，可用键盘设置温度的上限和下限，测量的温度高于或低于设置的温度时，温度显示器报警。
5、完成时间：2011年3月9日。
二、方案论证选择由于用汇编语言编程比较麻烦，不容易修改。
我们仍然选择使用单片机C语言进行编程，设计思路如下：1、计时方案同样利用AT89C52单片机内部的定时器／计数器进行中断定时。
（1）、计数初值计算把定时器设为工作方式2，定时时间为0.25ms，则计数溢出4000次即得到时钟计时最小单位-----秒，而4000次计数可用软件方法实现。
假设使用T／C0,方式2，0.25ms定时，f（osc）=12MHZ. 则初值X满足（2^8-X）*1／12MHZ*12us=250usX=6---(0110)---(0006h)（2）、采用中断方式进行溢出次数累计，计数满4000次为秒计时（1s）。
2、键盘／显示方案AT89C52的P0口和P2口外接由8个LED数码管(LED7~LED0)构成的显示器，用P0口作LED的段码输出口，P2口作8个LED数码管的位控输出线，在内部RAM中设置显示缓冲区共8个单元。
P1口外接4个按键set1，set2，set3，set4构成键盘电路，可以调节测温的上下限。
复位电路由按钮，电容，电源接于AT89C52的9脚。
3、利用DS18B20数字温度计来组成一个测温系统。
只要求一个端口即可实现通信，不需要任何外部器件即可实现测温，通过程序编译可实现温度上、下限报警设置。
4、报警电路由蜂鸣器、三极管、电阻组成，超低温报警功能。
三、原理设计1、基本工作原理基于AT89C52单片机的数字温度计由AT89C52单片机控制器、电源、显示电路、温度传感器、复位电路、按键电路、报警电路和时钟电路组成，框图如系统框图所示。
电子课程设计论文数字温度计
电子技术课程设计报告学院专业班级学生姓名指导教师完成时间成绩数字温度计目录数字温度测量显示 (1)绪论 (4)第一章电路仿真（可编程定时器） (5)第二章方案论证与选择 (5)第三章框图设计 (6)第四章电路设计 (6)4.1 电路说明 (7)4.2 主体电路图 (8)4.3. 模拟电路部分 (9)4.3.1 温度采集与处理电路 (10)4.3.2 AD590功能及特性 (11)4.3.3 稳压电路 (11)4.4 数字电路部分 (12)4.4.1 AD转换、译码和驱动部分 (12)4.4.2 数码管显示部分 (13)第四章调试与问题处理 (14)第五章总结与体会 (15)附录I 元器件清单 (16)附录II 实物线路图 (17)参考文献 (17)电子技术课程设计任务书课题名称数字式温度表电路一、要求：（1）要求温度测量范围为－55°C～150°C；显示采用三位半LED显示，自动显示正、负号；取样速频率约为6Hz；准确度±1％，±1字；（2）工作温度范围0~40°C,电源为±5V；（3）画出电路图，写出完整的报告；（4）用面包板搭出电路，并调试之。
二、参考方案：三、设计报告内容要求1.写出你考虑该问题的基本设计思路，画出一个实现电路功能的大致框图。
2.画出框图中的各部分电路，尽量选用各种集成运放和其它模拟集成电路。
对各部分电路的工作原理应作出说明。
3.画出整个设计电路的原理电路图，并简要地说明电路的工作原理。
4.评分依据：①设计思路；②单元电路正确与否；③整体电路是否完整；④电路原理说明是否基本正确；⑤报告是否清晰；⑥答辩过程中回答问题是否基本正确。
四、课程设计说明书的格式1．封面2．目录3．正文（1）课程设计任务书；（2）总体设计方案（画出一个实现电路功能的大致框图）；（3）单元电路（各组成部分电路）设计及其原理说明；（4）元器件的选择及其相关技术数据、参数的计算；（5）总体电路原理图及整个电路的工作原理。
电子技能训练项目——数字温度计
“数字温度计”设计制作任报告一、设计制作指标及要求环境温度与我们生活息息相关，温度高了会感觉热，温度低了会感觉冷，那么我们怎样知道环境中的温度究竟是多少摄氏度呢？这里给大家介绍一个数字测温电路，电路通电后LED显示实时温度测量值，温度计的温度测量范围为0~99.9℃。
要求：数字温度计通电后，LED数码显示器能准确地显示出由PT100测量的环境温度值；二、实训要求及完成的任务三人一组，时间为一周。
1、完整的电子产品样机；自己用万用板焊接出样品并调试成功，焊接要求焊点、导线剥头长度、引脚加工尺寸及成形符合工艺要求；要求在万能板上焊接的电路布局合理、连接简洁；要求主板和万能板间连接合理、牢固、美观。
2、电子产品的设计说明书（文件命名为该组三人姓名之汉字）。
三、工作原理和简介电路方框图1、温度检测电路温度检测电路主要由并联式稳压器、电桥和差分放大器组成，由U4构成的并联式稳压电源，为电桥提供高精度4.096V的电压，电桥由R30/R31/R44和PT100组成，RP4用于电路调试，在电路调试过程中通过调节RP4来模拟PT100的温度变化，方便电路调试，电桥输出的差分电压V=4.096*(R PT100/(R30+ R PT100)-R44/(R31+R44))，该信号通过R10和R11送入由U7B组成的差分放大器进行前级放大。
2、信号放大电路由U7A、PR6、R12、R13和R45组成的同相比例运算放大器，主要有2个作用，其一是用于将上一级的信号进行同相放大，其二是调整因元件参数偏差引起的测量误差。
调节RP6可改变其放大倍数，RP6也可称为量程电位器，数字温度计设计最大测量温度为99.9℃，根据表1可查出当温度为100℃时，PT100的内阻为138.51欧姆，根据电桥失衡后的输出电压计数公式可知，当环境温度为100℃时，差分输出电压为70mV，为了显示和控制方便这里我将信号调理为标准的10mV/℃。
调节RP6可改变放大器的放大倍数，当测量温度为100℃时，我们通过调整RP6使TP-A点的电压为1.000V，由于PT100铂热电阻是线性的，当测量温度为50℃时，TP-A点电压应该为0.500V。
电子线路课程设计——数字温度计
数字温度计Xb1333022013 自动化王明锋一、设计内容及其要求将0ºC ~70ºC的温度进行测量与放大，通过温度传感器采集温度信号，并用ICL7107进行模数转换，驱动七段数码管显示温度，设计要求误差≤±1℃。
二、系统设计此课题包含五部分：测量电桥、电桥驱动电源、电压放大电路、温度限报警电路、显示电路。
三、电路设计如图一所示，这是基于恒流源的电桥电路。
LM324的3脚处的电路是由+5V电源与TL431产生一个稳定的2.5V电压，R7与C1的作用是作为电源滤波。
然后2.5V的电压信号经由LM324进行集成运放，使2、3管脚处的电压相等，均为2.5V。
滑动变阻器VR1是代替温度传感器，实现电阻的变化来虚拟温度的变化。
R1、R2、R6、R3和VR1构成一个桥式电路，a、b端为输出端，作为下一块电路的输入端。
如图二所示，图一的a、b点作为图二中LM324的3、10管脚的输入。
VR3两端的电压是Ua-Ub= Uab。
Vo1-Vo2=(R10+R15+VR3) (Ua-Ub)/ VR3Vo=-R12/R11(Vo1-Vo2)=- R12/R11 (1+2R10/ VR3)( Ua-Ub)所以 A= (1+2R10/ VR3) · R12/R11=A1 X A2A1为(1+2R10/ VR3)，A2为R12/R11可取R10=4.7K，VR3=3.6K，则A1=3.64取 R12=24K，R11=10K A2=2.4 则A=A1 X A2≈8.75 V0作为输出端图三是模数转换及数码显示电路图，主要是由ICL7107和3个数码管以及其他电路所构成。
ICL7107是一种高性能、低功耗的三位半A\D转换器，同时包含有七段译码器、显示驱动器、参考源和时钟系统。
ICL7107可直接驱动共阳极LED数码管。
ICL7107将高精度、通用性和真正的低成本很好的结合在一起，它有低于10uV 的自动校零功能，零漂小于1uV/℃，低于10pA 的输入电流，极性转换误差小于一个字。
数字式温度计
热敏电阻的典型特性如表所示。
温度/℃ -18 -8 5
16 25 33 46 55 66 80
电阻/千欧 82 38 19.8 12.9 8.5 6.1 3.7 2.5 1.73 1.14
• （2）提高内容 • 要求在20~50℃范围内测量误差不大于1℃，显示
精度为0.1℃。 • （3）选作内容 • 要求在-10~80℃范围内测量误差小于1℃，且具
数模转换电路、显示电路以及比较电路和 整流 • 电路、自刷新电路等。
（1）数模转换电路
• 数模转换电路用于将计数器的计数值转换为模 拟电压值，与电阻转换得到的电压值作比
• 较。其电路结构如下。上下两个计数器分别为 高位和低位的计数，其中低位为十截止计数。
• 通过权电流网络将数字信号转换为电平，再由 运放输出。两个电平进入后一级运放作比例求
用于将热敏电阻的阻值转换为电压值。其电路结构 如下。
其中，RT是热敏电阻， R1、R2和R3都是用于调节 电压输出的电阻。 其输出电压为：
• 对比 式子 DA电路的输出电压）
• 可以确定几个参数
（后一个 是计数器
（3）高低温补偿电路
这个模块是为了对高温点和低温点的 电压值作线性补偿而设计的。使用一个运 放加上二极管，利用二极管的单向导通特 性，使电压值乘以一个系数。电路结构如 下。其中，左侧的二极管用于高温补偿， 右侧的二极管用于低温补偿。两个电压源， 以及三个电阻的比值决定了补偿值。
图中，通过热敏电阻和相应的电路将温度变 化转化为电压信号，放大后先送至线性校正电路。 由于所用的热敏电阻的阻值和温度的关系是非线 性的，为使电路显示出准确的温度值，须将热敏 电阻的非线性特性通过校正电路转换电压随温度 线性变化。
数模试验--数字温度计
一、实验目的1）解决实际问题的能力。
（方案→结果）2）电路系统的设计能力。
（模块化，EDA）3）电路系统的调试能力。
（系统调试）4）实验研究，表达能力。
（报告，结果数据处理分析，创新性见解和改进措施）二、实验任务热敏传感器的的温度-电阻关系如下，设计实现一个数字温度计。
具体验收要求：1）按照上表所列的电阻，电路应显示相应的温度值，温度范围不得小于20℃~50℃，误差不得大于±2℃。
2）按照上表所列的电阻，电路应显示相应的温度值，温度范围不得小于20℃~50℃，误差不得大于±1℃。
3）按照上表所列的电阻，电路应显示相应的温度值，温度范围不得小于5℃~70℃，误差不得大于±1℃。
4）*温度范围不得小于-10℃~80℃，误差不得大于±1℃，电路能显示一昼夜的最高温度与最低温度。
三、实验任务原理框图为：按其功能可分为三部分：1）传感器部分——将代表温度变化的物理量—电阻转换为可供显示的物理量—电压。
2）校正电压放大电路——将电阻的非线性通过放大电路校正为电压随温度线性变化的特性、3）数字电压表电路——只是数模变换以后显示的数字不再是电压值，而是某个电压对应的温度值。
三、设计思路1、数据拟合将表中数据简单拟合得到下图：根据实验任务对数据进行三段曲线的拟合：对20℃~50℃，用双曲线来表示：y=69/(R+6.8)-2.06;对-18℃~5℃，采用线性拟合：y=1.2639x-0.1655;温度-18 -8 5阻值82 38 19.8 实测值-1.283 -0.5198 0.534 理论值-1.8 -0.8 0.5拟合-1.80220 -0.825 0.5235 线性拟合关系较好。
对55℃~80℃的高温部分，采用线性拟合：y=1.0607x-0.1655。
温度55 -8 5阻值 2.5 38 19.8实测值 5.395 -0.5198 0.534理论值 5.5 -0.8 0.5拟合-1.80220 -0.825 0.5235线性拟合关系较好。
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茂名学院课程设计说明书课程名称：模拟电子技术题目：数字温度计学生姓名：专业：电子信息工程班级：学号：指导教师：莫琦日期： 2008 年 06 月 23 日茂名学院课程设计任务书一、设计题目数字温度计二、主要内容及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0～200度。
2）测量精度0.1度。
3）4位LED数码管显示。
4）温度超过40度报警。
三、进度安排1．2008年6月13日，老师给出选题内容，课程设计的相关要求，指导时间及任务完成期限等。
2．2008年6月14日～2008年6月17日，通过网上搜索和图书馆查找参考文献，构造整个设计思路。
3．2008年6月18日2008年6月24日，选择适当的芯片组合电路，构造电路图，并在EWB上仿真。
并进行课程设计的答辩。
4．2008年6月25日～2008年6月26日根据电路图及其的原理整理写出设计方案。
5．2008年6月27日设计方案的排版，修正，改进，按要求打印方案。
四、总评成绩指导教师学生签名数字温度计一、设计任务与要求1、设计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0～200度。
2）测量精度0.1度。
3）4位LED 数码管显示。
2、原理框图3、主要参考元器件硅热敏晶体管，LM324，CC7107，电阻及电容若干。
4、扩展温度超过40度报警。
二、方案设计与论证由设计和任务要求可知道，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，比如硅热敏晶体管、热敏电阻等；放大系统可以由集成运放组成：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CC7107，CC7117，MC14433等；显示部分用4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MC14433A/D 转换器进行数模转换和数字显示.。
方案二：用硅热敏晶体管做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CC7107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 321位双积分A/D 转换器CC7107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图1 数字温度计原理框图分，所以只要外接少量元件就可实现A/D 转换。
因此选用方案二。
三、单元电路设计与参数计算1．传感器部分硅热敏晶体管，在温度发生变化时，热敏晶体管的b-e 结正向的温度系数为-2mV/℃，即温度每升高1℃，b-e 结电压降低2mv,利用这个特性可以测量温度。
设置电路图如图2所示，采用9V 的电源供电，be 间的电压全部反馈的输入到同相输入端，运放引入了电压负反馈，在理想运放的条件下，输出电阻为零，所以可以认为电路的输出V o 为恒压源。
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组成一个同相比例放大电路，由于温度传感器输出的电压与温度的线性关系为-2mV/℃，即温度每升高1℃电压降低2mV ,因此可以使得图2Vo图3电压通过同相比例运算电路放大5倍，即1℃对应电压为10mV 。
电路如图3所示。
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 (3～30 V)，也可接双电源使用(±1.5～±15 V)，驱动功耗低，可与TTL 逻辑电路相容。
m324引脚图 管脚图 如图4所示。
3．A/D 转换器 （1）调零电路图4图5VoVi+Vi-当硅热敏晶体管置于0摄氏度的温度下时由于B-E 管压降可能使得A/D 转换器 的数字显示不为零，因此要设计一个调零电路。
本实验设计了一个电桥电路，通过调节可变电阻可以使得电桥平衡，即输出为零。
电路图如图5所示。
（2）模数转换部分（其中包括参考电压电路） 321位双积分A/D 转换器CC7107的引脚图和管教图以及功能简介 321位双积分A/D 转换器CC7107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。
1)CC7107内部电路含有模拟电路和数字电路两大部分，电路如图6图7是CC7107外封电路图，其引脚功能如下：参考电压 +参考电压 -基准电容基准电容输入 +输入 -模拟公共端缓冲器积分器振荡器 1振荡器 3振荡器 2电源正极电源负极测试端背电极"-"显示千位"1"显示}}}百位显示十位显示个位显示图71端：U+ =5V ，电源正端。
U ab26端：U- =﹣5V ，电源负端。
19端：ab4，千位数笔段驱动输出端，由于213位的计数满量程显示为“1999”，所以ab4输出端应接千位数显示器显示“1”字的b 和c 笔段。
20端：POL ，极性显示端（负显示），与千位数显示器的g 笔段相连接（或另行设置的负极性笔段）。
当输入信号的电压极性为负时，负号显示，如“-19.99”；当输入信号的电压极性为正时，极性负号不显示如“19.99”。
21端：BP ，液晶显示器背电极，与正负电源的公共地端相连接。
27端：INT ，积分器输出端，外接积分电容C （一般取C =0.22F μ）。
28端：BUFF ，输入缓冲放大器的输出端，外接积分电阻R （一般取R =47Ωk ）。
29端：AZ ，积分器和比较器的反相输入端，接自校零电容AZ C （取AZ C =0.47F μ）。
30、31端：INLO 、 INHI ，输入电压低、高端。
由于两端与高阻抗CMOS运算放大器相连接，可以忽略输入信号的注入电流，输入信号应经过1M Ω电阻和0.01F μ电容组成的滤波电路输入，以滤除干扰信号。
2 ~8端：个位数显示器的笔段驱动输出端，各笔段输出端分别与个位数显示器对应的笔段a~g 相连接。
9~14、25端：十位数显示器的笔段驱动输出端，各笔段输出端分别与十位数显示器对应的笔段a~g 相连接。
15~18、22~24端：百位数显示器的笔段驱动输出端，各笔段输出端分别与百位数显示器对应的笔段a~g 相连接。
32端：COM ，模拟公共电压设置端，一般与输入信号的负端，负基准电压端相接。
33、34端：-REF C 、+REF C ，基准电容负压、正压端，它被充电的电压在反相积分时，成为基准电压，通常取REF C =0.1F μ。
35、36端：REFLO 、 REFHI ，外接基准电压低、高位端，由电源电压分压得到。
37端：TEST ，数字地设置端及测试端，经过芯片内部的500Ω电阻与GND 相连。
38、39、40端：3~1OSC ，产生时钟脉冲的振荡器的引出端，外接R1、C1元件。
振荡器主振频率OSC f 与R1C1的关系为OSC f =1145.0C R 6-2-92).A/D 转换器的工作过程根据图6-2-7所示的CC7107的内部电路结构，可以分析A/D 转换的工作过程。
设其转换过程分三个阶段，即采样阶段、积分阶段和休止阶段，各阶段的工作过程如下： a. 采样阶段在逻辑控制电路的作用下，设新的采样阶段开始。
参见图6-2-7（a ），设开关SIN 闭合，S az1短开，被测信号 U x 从IN+端输入，经缓冲器进行定时积分，设积分时间（或称采样时间）定为1000个时钟脉冲，如图6-2-9所示。
由式（3）可以求出积分器的输出电压U o 与计数脉冲的关系，即U o =oscf N Rc Ux 1⋅ 6-2-10 当N1=1000时定时积分阶段或称采样阶段结束。
b. 积分阶段积分阶段是指积分器时基准电压U REF 进行定值积分。
由于在休止阶段基准电容C REF 已被充电(U REF =|U REF |),所以积分阶段一开始，对输入电压作极性判别后，基准电容有开关S+和S-接入缓冲放大器，使积分器进行反向定值积分，计数器开始计数。
由式6-2-7可求出定值积分阶段内，积分器的输出电压与计数脉冲N 2的关系，即 Uo=oscREF f N Rc U 2⋅6-2-11当积分器的输出电压U o 回到初使状态时，定值积分阶段结束，设计数器的脉冲数N 2=0～2000,如图6-2-9所示 c. 休止阶段休止阶段的任务是使信号输入端IN+与公共模拟端COM 短接，积分器和比较器 的输出为零，基准电压对基准电容充电，这些都是通过控制开关SAZ1、SIN 、S+、S-等完成的。
设完成该阶段的工作所需要的时间为1000～3000个时钟脉冲如图9-9所示。
以上三个阶段的工作波形如图6-2-9所示。
由图6-2-7（b ）可见，计数器的时钟脉冲fcp 是主振频率fosc÷4分频后得到的，由式6-2-9得114.04141C R sfosc f cp ⋅==6-2-12 ICL7107一次A/D 转换经过三个阶段所需时钟脉冲数为N ，则一次转换所需的时间为T=N/fcp=4N/fosc若取ICL7107的主振频率fox=45kHz.,即取R 1=100kΩ,C 1=100pF,N=4000.则一次A/D 转换所需的时间为 s Hzf N T osc 36.01045400443=⨯⨯==测量速度为T1，即s s T /336.011≈=根据课程设计要求以及相关资料，设计出来的模数转换电路部分如图8所示（其中滑动变阻器R2为基准电压调节端）。
图84. 数字显示部分的设计因为芯片CC7107采用双电源供电，能输出较大的电流，适合于驱动发光 二极管（LED ）数码显示器，并且CC7107芯片内部包括7段译码，可以用硬件译码的方法直接驱动发光二极管（LED ）数码显示器，所以显示方式采用共阳极数码管LED 显示，引脚图见图9。
CC7107没有专门的小数点驱动信号，使用时可将共阳级数码管的公共阳极接V+，小数点接GND 时点亮，接V+时熄灭。
5.扩展部分（超温报警部分）按照设计要求，当温度超过40摄氏度时，即报警，可以根据温度与电压的线性关系把其转换为当电压超过一定值时即报警，由此可以设计一个电压比较器电路。