(数电)数字温度计的设计说明书
数字温度计说明书
单片机课程设计题目:数字温度计院别:机电学院专业:机械电子工程班级:姓名:学号:指导教师:二〇一三年十二月二十一日摘要本设计即用单片机对温度进行实时检测与控制,本文所介绍的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,本次课程设计采用51单片机以及锁存器74HC573N、四位共阴数码管、DS18B20温度传感器、蜂鸣器、三极管等组成的自动过温报警器,该过温报警器测温准确,使用方便,显示清晰,最高精度可达到0.0625度,最长温度转换时间不到1秒,应用范围广泛。
用四位共阴数码管实现温度显示,能准确达到设计要求。
本温度计属于多功能温度计,功能较强,可以设置上下限报警温度,且测量准确、误差小。
当测量温度超过设定的温度上下限时,启动蜂鸣器和指示灯报警。
关键词过温报警;锁存器;单片机;温度传感器目录前言 (1)一.本次课程设计实践的目的和意义 (2)二.设计任务和要求 (2)2.1 设计题目 (2)2.2 主要技术性能指标 (2)2.3 功能及作用 (2)三. 系统总体方案及硬件设计 (2)3.1查阅相关资料后有以下两个方案可供选择 (2)3.2元件采购 (3)3.3系统总体设计 (3)四.接口电路设计 (6)4.1模块简介 (6)4.2 主控制器 (6)4.3 显示电路 (7)4.4温度传感器 (7)4.5温度报警电路 (9)五. 系统软件算法分析 (10)5.1主程序流程图 (10)5.2读出温度子程序 (11)5.3温度转换命令子程序 (11)5.4 计算温度子程序 (12)5.5 显示数据刷新子程序 (12)5.6按键扫描处理子程序 (13)六. 电路仿真 (14)七.焊接好的电路实体图 (15)八.检查与调试 (16)九.作品的使用 (16)十.设计心得 (20)参考文献 (20)附录 (21)前言温度是工业对象中主要的被控参数之一,如冶金、机械、食品、化工各类工业生产中,广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等,对工件的温度处理要求严格控制。
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涉及许多不同的技术和组件。
以下是一个基本的设计流程,这有助于创建一个基于数字电路的温度计:
1. 温度传感器选择:选择一个合适的温度传感器,例如热敏电阻、DS18B20温度传感器等,它们能够将温度转换为可被数字电路处理的信号。
2. 信号调理电路:设计一个信号调理电路来处理从温度传感器获取的信号。
这个电路可能包括一个电压跟随器、运算放大器(用于信号放大或减小的功能)等。
3. 模数转换器(ADC):模数转换器将模拟信号转换为数字信号,以便微控制器或数字信号处理器可以处理。
选择一个适合你应用需求的模数转换器。
4. 微控制器或数字信号处理器:选择一个微控制器或数字信号处理器来读取和处理来自模数转换器的数字信号。
这可能涉及到编写或获取一个固件/软件程序,用于读取模数转换器的输出并显示温度值。
5. 显示接口设计:选择一种方式来显示温度值。
这可能涉及到使用七段显示器、液晶显示屏(LCD)或其他类型的显示技术。
你可能需要设计一个驱动电路或接口来连接微控制器和显示器。
6. 电源和封装:为温度计设计一个合适的电源和封装。
这可能涉及到使用电池、电源适配器或其他电源方案,并考虑将所有组件集成到一个适合应用的封装中。
7. 校准和测试:在设计过程中进行充分的校准和测试,确保温度计在预期工作范围内具有足够的准确性和可靠性。
这只是一个基本的框架,具体的设计细节将取决于你的应用需求和所选择的组件。
在设计和实施过程中,你可能需要使用电子设计自动化(EDA)工具、电路板布局软件、编程语言等工具和技术。
数字温度计的设计说明
数字温度计的设计说明实验六数字温度计的设计⼀、设计⽬的通过电⼦技术的综合设计,熟悉⼀般电⼦电路综合设计过程、设计要求、应完成的⼯作容和具体的设计⽅法。
通过设计有助于复习、巩固以往的学习容,达到灵活应⽤的⽬的。
设计完成后在实验室进⾏⾃⾏安装、调试,从⽽加强学⽣的动⼿能⼒。
在该过程中培养从事设计⼯作的整体概念。
⼆、设计要求1、利⽤所学的知识,通过上⽹或到图书馆查阅资料,完成数字温度计的设计;要求写出实验原理,画出原理功能框图,描述其功能。
2、需采⽤单⽚机STC15W404AS、NTC热敏电阻、共阳数码管等元器件进⾏设计,试确定设计⽅案详细⼯作原理,计算出参数。
3、技术指标:1)温度围: 0 --- +100℃; 误差≤± 2 ℃;2)选择设计⽅案;3)根据设计⽅案分析设计原理及写出详细的硬件电路设计过程;⽅案概要本设计是利⽤NTC热敏电阻MF52E-10K(B=3950)1%精度,作为温度传感器,其输出的信号通过STC15W404AS部AD进⾏模数转换,然后STC15W404AS对该温度数据进⾏处理,并由⼀个4位⼀体共阳数码管显⽰显⽰温度值。
实验报告要求原理、计算等)1、根据设计要求确定数字温度计⽅案,并完成电路设计,分别说明设计⽅案、电路⼯作原理:2、完成电路连接并进⾏数字温度计测试:参考设计电路图1 参考电路图表1元器件清单图2 参考电路图表2元器件清单图3 数码管引脚图参考程序:******************************************/#define MAIN_Fosc 22118400L //定义主时钟#include "STC15Fxxxx.H"/****************************** ⽤户定义宏***********************************/ #define Timer0_Reload (65536UL -(MAIN_Fosc /1000)) //Timer 0 中断频率, 1000次/秒/*****************************************************************************/#define DIS_DOT 0x20#define DIS_BLACK 16#define DIS_ 17#define AD_Cha 2 //0-4通道/************* 本地常量声明**************/u8 code t_display[]={ //标准字库共阳// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10,0x46}; //0. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. -1/*u8 code t_display[]={ //标准字库// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5E,0x79,0x71, //black - H J K L N o P U t G Q r M y0x00,0x40,0x76,0x1E,0x70,0x38,0x37,0x5C,0x73,0x3E,0x78,0x3d,0x67,0x50,0x37,0x6e,0xBF,0x86,0xDB,0xCF,0xE6,0xED,0xFD,0x87,0xFF,0xEF,0x46}; //0. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. -1*/u8 code T_COM[]={0xEF,0xDF,0xBF,0x7F,0xEF,0xDF,0xBF,0x7F}; //位码/************* IO⼝定义**************/sbit P_HC595_SER = P4^0; //pin 14 SER data inputsbit P_HC595_RCLK = P5^4; //pin 12 RCLk store (latch) clocksbit P_HC595_SRCLK = P4^3; //pin 11 SRCLK Shift data clock/************* 本地变量声明**************/u8 LED8[8]; //显⽰缓冲u8 display_index; //显⽰位索引bit B_1ms; //1ms标志u8 offled;u16 msecond;/************* 本地函数声明**************/void Delayms(u16 dlayT);void DisplayScan(void);/**********************************************/void main(void){u8 i,k;u16 j;P0M1 = 0; P0M0 = 0; //设置为准双向⼝P1M1 = 0; P1M0 = 0; //设置为准双向⼝P2M1 = 0; P2M0 = 0; //设置为准双向⼝P3M1 = 0; P3M0 = 0; //设置为准双向⼝P4M1 = 0; P4M0 = 0; //设置为准双向⼝P5M1 = 0; P5M0 = 0; //设置为准双向⼝P6M1 = 0; P6M0 = 0; //设置为准双向⼝P7M1 = 0; P7M0 = 0; //设置为准双向⼝display_index = 4;offled = 0;P1ASF = 0x0F; //P1.0 P1.1 P1.2 P1.3做ADC ADC_CONTR = 0xE0; //90T, ADC power on CLK_DIV = CLK_DIV&0xDF; //CLK_DIV.5 ADRJ=0 AUXR = 0x80; //Timer0 set as 1T, 16 bits timer auto-reload, TH0 = (u8)(Timer0_Reload / 256); TL0 = (u8)(Timer0_Reload % 256);ET0 = 1; //Timer0 interrupt enablefor(k=11;k>0;k--){for(i=0; i<4; i++) LED8[i] = k-1; //上电消隐Delayms(1000);}while(1){if(B_1ms) //1ms到{B_1ms = 0;if(++msecond >= 300) //300ms到{msecond = 0;j = Get_ADC10bitResult(AD_Cha); //参数0~7,查询⽅式做⼀次ADC, 返回值就是结果, == 1024 为错误//j = 768;if(j < 1024){LED8[0] = j / 1000; //显⽰ADC值LED8[1] = (j % 1000) / 100;if(LED8[0] == 0) LED8[0] = 16;}else //错误{for(i=0; i<4; i++) LED8[i] = 14;}j = Get_ADC10bitResult(3); //参数0~7,查询⽅式做⼀次ADC, 返回值就是结果,== 1024 为错误j += Get_ADC10bitResult(3);j += Get_ADC10bitResult(3);j += Get_ADC10bitResult(3);if(j < 1024*4){LED8[0] = j / 1000; //显⽰ADC值LED8[1] = (j % 1000) / 100;LED8[2] = (j % 100) / 10;LED8[3] = j % 10;if(LED8[0] == 0) LED8[0] = DIS_BLACK;j = get_temperature(j); //计算温度值LED8[4] = j / 1000; //显⽰温度值LED8[5] = (j % 1000) / 100;LED8[6] = (j % 100) / 10 + DIS_DOT;LED8[7] = j % 10;if(LED8[4] == 0) LED8[4] = DIS_BLACK;if(F0) LED8[4] = DIS_; //显⽰-}else //错误{for(i=0; i<8; i++) LED8[i] = DIS_;}}}}}/**********************************************///======================================================================== // 函数: u16 Get_ADC10bitResult(u8 channel)// 描述: 查询法读⼀次ADC结果.// 参数: channel: 选择要转换的ADC.// 返回: 10位ADC结果.// 版本: V1.0, 2012-10-22//======================================================================== u16 Get_ADC10bitResult(u8 channel) //channel = 0~7ADC_RESL = 0;ADC_CONTR = (ADC_CONTR & 0xe0) | 0x08 | channel; //start the ADCNOP(4);while((ADC_CONTR & 0x10) == 0) ; //wait for ADC finish ADC_CONTR &= ~0x10; //清除ADC结束标志return (((u16)ADC_RES << 2) | (ADC_RESL & 3));}// MF52E 10K at 25, B = 3950, ADC = 12 bitsu16 code temp_table[]={140, //;-40 0149, //;-39 1159, //;-38 2168, //;-37 3178, //;-36 4188, //;-35 5199, //;-34 6210, //;-33 7222, //;-32 8233, //;-31 9246, //;-30 10259, //;-29 11272, //;-28 12286, //;-27 13367, //;-22 18 385, //;-21 19 403, //;-20 20 423, //;-19 21 443, //;-18 22 464, //;-17 23 486, //;-16 24 509, //;-15 25 533, //;-14 26 558, //;-13 27 583, //;-12 28 610, //;-11 29 638, //;-10 30 667, //;-9 31 696, //;-8 32 727, //;-7 33 758, //;-6 34 791, //;-5 35 824, //;-4 36 858, //;-3 37 893, //;-2 38 929, //;-1 39 965, //;0 40 1003, //;1 41 1041, //;2 421243, //;7 47 1285, //;8 48 1328, //;9 49 1371, //;10 50 1414, //;11 51 1459, //;12 52 1503, //;13 53 1548, //;14 54 1593, //;15 55 1638, //;16 56 1684, //;17 57 1730, //;18 58 1775, //;19 59 1821, //;20 60 1867, //;21 61 1912, //;22 62 1958, //;23 63 2003, //;24 64 2048, //;25 65 2093, //;26 66 2137, //;27 67 2182, //;28 68 2225, //;29 69 2269, //;30 70 2312, //;31 712519, //;36 76 2559, //;37 77 2598, //;38 78 2637, //;39 79 2675, //;40 80 2712, //;41 81 2748, //;42 82 2784, //;43 83 2819, //;44 84 2853, //;45 85 2887, //;46 86 2920, //;47 87 2952, //;48 88 2984, //;49 89 3014, //;50 90 3044, //;51 91 3073, //;52 92 3102, //;53 93 3130, //;54 94 3157, //;55 95 3183, //;56 96 3209, //;57 97 3234, //;58 98 3259, //;59 99 3283, //;60 1003393, //;65 105 3413, //;66 106 3432, //;67 107 3452, //;68 108 3470, //;69 109 3488, //;70 110 3506, //;71 111 3523, //;72 112 3539, //;73 113 3555, //;74 114 3571, //;75 115 3586, //;76 116 3601, //;77 117 3615, //;78 118 3628, //;79 119 3642, //;80 120 3655, //;81 121 3667, //;82 122 3679, //;83 123 3691, //;84 124 3702, //;85 125 3714, //;86 126 3724, //;87 127 3735, //;88 128 3745, //;89 1293791, //;94 134 3799, //;95 135 3807, //;96 136 3815, //;97 137 3822, //;98 138 3830, //;99 139 3837, //;100 140 3844, //;101141 3850, //;102 142 3857, //;103 143 3863, //;104 144 3869, //;105 145 3875, //;106 146 3881, //;107 147 3887, //;108 148 3892, //;109 149 3897, //;110 150 3902, //;111 151 3907, //;112 152 3912, //;113 153 3917, //;114 154 3921, //;115 155 3926, //;116 156 3930, //;117 157 3934, //;118 158};/******************** 计算温度***********************************************/ // 计算结果: 0对应-40.0度, 400对应0度, 625对应25.0度,最⼤1600对应120.0度.// 为了通⽤, ADC输⼊为12bit的ADC值.// 电路和软件算法设计: Coody/**********************************************/#define D_SCALE 10 //结果放⼤倍数, 放⼤10倍就是保留⼀位⼩数u16 get_temperature(u16 adc){u16 code *p;u16 i;u8 j,k,min,max;adc = 4096 - adc; //Rt接地p = temp_table;if(adc < p[0]) return (0xfffe);if(adc > p[160]) return (0xffff);min = 0; //-40度max = 160; //120度for(j=0; j<5; j++) //对分查表{k = min / 2 + max / 2;if(adc <= p[k]) m ax = k;if(adc == p[min]) i = min * D_SCALE;else if(adc == p[max]) i = max * D_SCALE;else // min < temp < max{while(min <= max){min++;if(adc == p[min]) {i = min * D_SCALE; break;}else if(adc < p[min]){min--;i = p[min]; //minj = (adc - i) * D_SCALE / (p[min+1] - i);i = min;i *= D_SCALE;i += j;break;}}}return i;}void Delayms(u16 dlayT){u16 i,j;。
(数电)数字温度计的设计
数字温度计的设计一、总体方案的选择1.拟定系统方案框图(1)方案一:本方案采用AD590单片集成两段式敢问电流源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,然后经过3.5位A/D转换器转换成数字信号,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。
系统方框图如下:图1.1 系统方案框图(2)方案二:使用数字传感器采集温度信号,然后将被测温度变化的电压或电流采集过来放大适当的倍数,进行A/D转换后,将转换后的数字进行编码,然后再经过译码器通过七段数字显示器将被测温度显示出来。
图1.2系统方案框图2. 方案的分析和比较方案一中的模数转换器ICL7107集A/D转换和译码器于一体,可以直接驱动数码管,不仅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,AD590可以将温度线性转换成电压输出。
而方案二经过A/D转换后,需要先经过编码器再经过译码器才能将数字显示出来。
比较上述两个方案,方案一明显优越于方案二,它用AD590采集温度信号,用ICL7107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;即采用方案一。
二、单元电路的设计通过AD590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AD590是半导体结效应式温度传感器,PN 结正向压降的温度系数为-2mV/℃ , 利用硅热敏晶体管PN 结的温度敏感特性测量温度的变化测量温度,其测量温度范围为-50~150。
AD590输出电流值(μA 级)等于绝对温度(开尔文)的度数。
使用时一般需要将电流值转换为电压值, 如图2.1.1图中,Ucc 为激励电压, 取值为4~40 V;输出电流I0以绝对温度零度-273℃为基准, 温度每升高1℃ ,电流值增加1μA。
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℃;(9)校准方式:直接用摄氏温度校准;(10)封装:密封TO-46 晶体管封装或塑料TO-92 晶体管封装; (11)使用温度范围:-55~+150℃额定范围传感器电路采用核心部件是 LM35AH ,供电电压为直流15V 时,工作电流为120mA ,功耗极低,在全温度范围工作时,电流变化很小。
课程设计任务书数字温度计设计
中北大学课 程 设 计 说 明 书学生姓名: 学 专 题 院: 业: 目:学 号:信息与通信工程学院 电子信息科学与技术 数字温度计设计指导教师: 指导教师:张志伟职称: 职称:教授2012 年 01 月 06 日中北大学课程设计任务书2011/2012 学年第 1 学期学 专院: 业:信息与通信工程学院 电子信息科学与技术 学 号: 电子电路综合实践 数字温度计设计学 生 姓 名: 课程设计题目:起 迄 日 期: 课程设计地点: 指 导 教 师: 系 主 任:2011 年 12 月 26 日~2012 年 1 月 6 日5 院楼 513、606 张志伟、王伟 程耀瑜下达任务书日期:2011 年 12 月 26 日课 程 设 计 任 务 书1.设计目的:针对电子线路课程要求,对设计者进行实用型电子线路设计、仿真测试等各环节的 综合性训练,培养设计者运用课程中所学的理论与实践紧密结合,独立地解决实际问题 的能力。
设计者必须独立完成一个选题的设计任务。
2.设计内容和要求(包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等) :设计内容: 设计一数字式温度计,即用数字显示被测温度。
1.技术指标: 1) 测量范围:-50 度—150 度; 2) 测量精度 0.1 度; 3) 4 位 LED 数码管显示; 2.设计要求: 数字式温度计不仅读数方便,而且测量精确。
1)给出计算参数、总体设计电路; 2)画出完整电路图,写出设计总结报告。
3.设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、 实物样品等〕 :1 电路原理图; 2 器件的工作原理和应用,仿真结果; 3 课程设计说明书; 4 PROTEL 应用的基本知识。
课 程 设 计 任 务 书4.主要参考文献:要求按国标 GB 7714—87《文后参考文献著录规则》书写,例: 1 傅承义,陈运泰,祁贵中.地球物理学基础.北京:科学出版社,1985(5 篇以上)5.设计成果形式及要求:1 电路原理图; 2 课程设计说明书。
数电课程设计数字温度计
1.设计务任和要求、大体范围-55℃——125℃、精度误差小于℃、LED 数码直读显示、能够任意设定温度的上下限报警功能2. 系统整体方案及硬件设计数字温度计设计方案论证2.1.1方案一由于本设计是测温电路,能够利用热敏电阻之类的器件利用其感温效应,在将随被测温度转变的电压或电流搜集过来,进行A/D 转换后,就能够够用单片机进行数据的处置,在显示电路上,就能够够将被测温度显示出来,这种设计需要用到A/D 转换电路,其中还涉及到电阻与温度的对应值的计算,感温电路比较麻烦。
而且在对搜集的信号进行放大时容易受温度的阻碍从而显现较大的误差。
2.1.2 方案二考虑到用温度传感器,在单片机电路设计中,大多都是利用传感器,因此这是超级容易想到的,因此能够采纳一只温度传感器DS18B20,此传感器,能够很容易直接读取被测温度值,进行转换,电路简单,精度高,软硬件都以实现,而且利用单片机的接口便于系统的再扩展,知足设计要求。
从以上两种方案,很容易看出,采纳方案二,电路比较简单,费用较低,靠得住性高,软件设计也比较简单,故采纳了方案二。
系统整体设计温度计电路设计整体设计方框图如下图,操纵器采纳单片机STC89C52,温度传感器采纳DS18B20,用4位LED 数码管以串口传送数据实现温度显示。
图有了整体设计方案后,下面确实是原理图的制作了。
原理图如以下图及图示。
将数码管电路与主操纵电路分开画,最后二者是用导线连接。
数码管位选接P20—P23,段选接P0口。
图数码管电路图单片机操纵电路模块简介系统由单片机最小系统、显示电路、按键、温度传感器等组成。
2.3.1 主操纵器单片机STC89C52 具有低电压供电和体积小等特点,四个端口只需要两个口就能够知足电路系统的设计需要,很适合便携手持式产品的设计利用系统可用二节电池供电。
晶振采纳12MHZ。
复位电路采纳上电加按钮复位。
2.3.2 显示电路显示电路采纳4 位共阴极LED 数码管,P0 口由上拉电阻提高驱动能力,作为段码输出并作为数码管的驱动。
数字温度计设计说明书
目录1数字温度计简介 (1)2系统方案设计 (1)2.1方案的选择 (1)2.2电路设计过程 (2)3设计中用到的芯片介绍 (3)3.1温度传感器LM35 (3)3.1.1LM35的特性 (3)3.1.2LM35的引脚与封装 (4)3.1.3LM35的典型运用 (5)3.1.5LM35的使用要点 (5)3.2芯片ICL7101介绍 (6)3.2.1ICL7107转化器原理 (7)3.2.2ICL7107的引脚及个引脚功能 (8)3.2.3ICL7107的典型运用电路 (9)3.3电压比较器LM393 (9)3.4七段数码管 (10)4电路设计图及电路仿真 (12)4.1各模块设计图 (12)4.2电路总设计图 (13)4.3电路的仿真 (14)5实物的测试 (16)5.1实物图 (16)5.2测试结果 (17)6仿真软件proteus简介 (18)7心得体会 (22)8参考文献 (23)本科生课程设计成绩鉴定表 (24)摘要数字温度计是一种电子产品,由温感元件来识别温度,既将温度信号转化为模拟的电信号。
再经过数模转换为数字的电信号,最后经编码显示在数码管上,或者液晶屏上。
本文介绍基于LM35与ICL7107制作的数字温度计方法、原理以及电路工艺、并给出完整的电路。
该电路具有高精度,高稳定性,低温漂,低功耗的优点,且价格低廉,使用方便,是传统的水银温度计,金属温度计的理想替代品,广泛应用于工业、农业、医疗器械等领域的温度探测。
也在本文中详细介绍了各电路的工作模块及相应的芯片。
关键字:温度计 LM35 ICL7107 电路模块AbstractDigital thermometer is a kind of electronic products, feeling components to identify temperature by temperature, both the temperature signal into analog signals. After analog-to-digital conversion to digital electrical signals, finally the encoded in the digital tube display, or LCD screen.In this paper, the digital thermometer based on LM35 and ICL7107 production method, principle and circuit process, and complete circuit is given. The circuit has a high precision, high stability, low temperature drift, the advantages of low power consumption, and low cost, easy to use, is one of the traditional mercury thermometer, metal thermometer ideal substitutes, are widely used in industry, agriculture, medical apparatus and instruments in areas such as temperature detection. In this article also introduced the work of each circuit module and the corresponding chip.Key words: the thermometer LM35 ICL7107 circuit module1数字温度计简介数显温度计可以准确的判断和测量温度,以数字显示,而非指针或水银显示。
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。
第四步,进行测试和调试。
在焊接完成后,我们需要进行测试和调试工作,确保数字电路温度计正常工作。
在测试中,我们需要测试传感器的灵敏度、模数转换器的精度和显示器的正确性等。
第五步,封装和外壳设计。
基于数电数字温度计设计
电子技术程设计报告数字温度计设计为了满足科研、特殊环境和工作场合的需求设计一款数字温度计来保证快速、精准的检测。
设计的方法是通过温度传感器LM35这是一种精度高,测量范围广的温度传感器来实现温度的检测,将温度的变化转变成电压变化,然后设计分压电路,将变化的电压量通过分压转变为合适的电压,再讲变化的模拟电压转化为数字量,这是通过TC7107芯片一种快速精准的三位半A/D转换芯片将模拟量转换成数字量,并且这种芯片可直接驱动数码管,因此讲数字量可直接传输到数码管及LED显示出温度。
关键词:温度传感器LM35、A/D转换TC7107、LED显示1设计任务 (3)1.1 设计目的和意义 (3)1.2 设计任务要求 (3)2 系统设计 (3)2.1 总体方案设计 (3)2.2具体电路设计 (3)2.2.1 传感器电路的设计 (4)2.2.2 电压采样电路的设计 (4)2.2.3 A/D转换电路的设计 (5)2.2.4 LED显示模块 (6)2.3 系统总体电路 (7)2.4 系统所用元器件 (7)3 系统调试与仿真 (8)4 总结 (8)4.1 本系统的优缺点 (8)4.2 心得体会 (9)参考文献 (9)1设计任务1.1设计目的和意义为了更好的适应数字化为人们带来的快捷与方便,设计一款数字温度计,来满足科研、日常生活的需要,并且数字温度计还可以应用在特殊环境,如人不能经常进入的高温、有毒等环境。
1.2设计任务要求(1)测量范围0℃~100℃(2) 精度0.5℃(3)用LED显示2 系统设计2.1 总体方案设计根据设计的要求整体设计方案图如图1所示。
图1整体设计方案图2.2具体电路设计利用温度传感器采集周围的温度变化,产生电压,通过对采样得到的电压处理,传输到A/D转换器将模拟量转化成数字量,最后由LED显示器显示温度。
2.2.1 传感器电路的设计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成线性比例关系,并且无需外部校准,可以提供±1/4℃的常用的室温精度。
数字温度计设计课程设计范本
数字温度计设计课程设计范本
设计题目:数字温度计设计
设计目的:通过设计数字温度计,学习数字电路设计基础知识,掌握数字温度计的设计方法和实现过程。
设计要求:
1.温度测量范围:-40℃ ~ 120℃;
2.温度分辨率:0.1℃;
3.显示方式:7段LED数码管显示,至少显示4位数字,其中小
数点占据一位;
4.温度传感器:使用DS18B20数字温度传感器;
5.显示方式:采用共阴极数码管,使用74HC595锁存器进行驱动,
使用AT89C51单片机进行控制;
6.设计过程:包括硬件设计和软件设计两个部分,其中硬件设计
包括电路原理图设计和PCB板设计,软件设计包括单片机程序
设计和烧录。
设计步骤:
1.硬件设计
1)根据DS18B20数字温度传感器的特性,设计传感器电路,包括电源电路和传感器接口电路。
2)根据温度范围和分辨率要求,设计ADC电路,将传感器输出的模拟信号转换为数字信号。
3)设计数码管驱动电路,使用74HC595锁存器进行驱动。
4)设计单片机接口电路,将数字信号传输到单片机,实现温度数据的处理和显示。
5)根据硬件设计结果,绘制电路原理图和PCB板图。
2.软件设计
1)根据硬件设计结果,编写单片机程序,实现温度数据的读取、处理和显示。
2)使用Keil C51软件进行编程和调试。
3)将程序烧录到单片机中。
4)进行系统测试和调试,确保数字温度计的正常工作。
设计结果:
1.电路原理图和PCB板图。
2.单片机程序。
3.数字温度计实物。
数字温度计的设计说明
实验六数字温度计的设计一、设计目的通过电子技术的综合设计,熟悉一般电子电路综合设计过程、设计要求、应完成的工作容和具体的设计方法。
通过设计有助于复习、巩固以往的学习容,达到灵活应用的目的。
设计完成后在实验室进行自行安装、调试,从而加强学生的动手能力。
在该过程中培养从事设计工作的整体概念。
二、设计要求1、利用所学的知识,通过上网或到图书馆查阅资料,完成数字温度计的设计;要求写出实验原理,画出原理功能框图,描述其功能。
2、需采用单片机STC15W404AS、NTC热敏电阻、共阳数码管等元器件进行设计,试确定设计方案详细工作原理,计算出参数。
3、技术指标:1)温度围: 0 --- +100℃; 误差≤± 2 ℃;2)选择设计方案;3)根据设计方案分析设计原理及写出详细的硬件电路设计过程;方案概要本设计是利用NTC热敏电阻MF52E-10K(B=3950)1%精度,作为温度传感器,其输出的信号通过STC15W404AS部AD进行模数转换,然后STC15W404AS对该温度数据进行处理,并由一个4位一体共阳数码管显示显示温度值。
实验报告要求原理、计算等)1、根据设计要求确定数字温度计方案,并完成电路设计,分别说明设计方案、电路工作原理:2、完成电路连接并进行数字温度计测试:参考设计电路图1 参考电路图表1元器件清单图2 参考电路图表2元器件清单图3 数码管引脚图参考程序:******************************************/#define MAIN_Fosc 22118400L //定义主时钟#include "STC15Fxxxx.H"/****************************** 用户定义宏***********************************/#define Timer0_Reload (65536UL -(MAIN_Fosc / 1000)) //Timer 0 中断频率, 1000次/秒/*****************************************************************************/#define DIS_DOT 0x20#define DIS_BLACK 16#define DIS_ 17#define AD_Cha 2 //0-4通道/************* 本地常量声明**************/u8 code t_display[]={ //标准字库共阳// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,//black - H J K L N o P U t G Q r M y 0xff,0xBF,0x76,0x1E,0x70,0x38,0x37,0x5C,0x73,0x3E,0x78,0x3d,0x67,0x50,0x37,0x6e,0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10,0x46}; //0. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. -1/*u8 code t_display[]={ //标准字库// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5E,0x79,0x71,//black - H J K L N o P U t G Q r M y 0x00,0x40,0x76,0x1E,0x70,0x38,0x37,0x5C,0x73,0x3E,0x78,0x3d,0x67,0x50,0x37,0x6e, 0xBF,0x86,0xDB,0xCF,0xE6,0xED,0xFD,0x87,0xFF,0xEF,0x46}; //0. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. -1*/u8 code T_COM[]={0xEF,0xDF,0xBF,0x7F,0xEF,0xDF,0xBF,0x7F}; //位码/************* IO口定义**************/sbit P_HC595_SER = P4^0; //pin 14 SER data inputsbit P_HC595_RCLK = P5^4; //pin 12 RCLk store (latch) clocksbit P_HC595_SRCLK = P4^3; //pin 11 SRCLK Shift data clock/************* 本地变量声明**************/u8 LED8[8]; //显示缓冲u8 display_index; //显示位索引bit B_1ms; //1ms标志u8 offled;u16 msecond;/************* 本地函数声明**************/u16 get_temperature(u16 adc);u16 Get_ADC10bitResult(u8 channel); //channel = 0~7void Delayms(u16 dlayT);void DisplayScan(void);/**********************************************/void main(void){u8 i,k;u16 j;P0M1 = 0; P0M0 = 0; //设置为准双向口P1M1 = 0; P1M0 = 0; //设置为准双向口P2M1 = 0; P2M0 = 0; //设置为准双向口P3M1 = 0; P3M0 = 0; //设置为准双向口P4M1 = 0; P4M0 = 0; //设置为准双向口P5M1 = 0; P5M0 = 0; //设置为准双向口P6M1 = 0; P6M0 = 0; //设置为准双向口P7M1 = 0; P7M0 = 0; //设置为准双向口display_index = 4;offled = 0;P1ASF = 0x0F; //P1.0 P1.1 P1.2 P1.3做ADC ADC_CONTR = 0xE0; //90T, ADC power on CLK_DIV = CLK_DIV&0xDF; //CLK_DIV.5 ADRJ=0 AUXR = 0x80; //Timer0 set as 1T, 16 bits timer auto-reload, TH0 = (u8)(Timer0_Reload / 256);TL0 = (u8)(Timer0_Reload % 256);ET0 = 1; //Timer0 interrupt enableTR0 = 1; //Tiner0 runEA = 1; //打开总中断for(k=11;k>0;k--){for(i=0; i<4; i++) LED8[i] = k-1; //上电消隐Delayms(1000);}while(1){if(B_1ms) //1ms到{B_1ms = 0;if(++msecond >= 300) //300ms到{msecond = 0;j = Get_ADC10bitResult(AD_Cha); //参数0~7,查询方式做一次ADC, 返回值就是结果, == 1024 为错误//j = 768;if(j < 1024){LED8[0] = j / 1000; //显示ADC值LED8[1] = (j % 1000) / 100;LED8[2] = (j % 100) / 10;LED8[3] = j % 10;if(LED8[0] == 0) LED8[0] = 16;}else //错误{for(i=0; i<4; i++) LED8[i] = 14;}j = Get_ADC10bitResult(3); //参数0~7,查询方式做一次ADC, 返回值就是结果,== 1024 为错误j += Get_ADC10bitResult(3);j += Get_ADC10bitResult(3);j += Get_ADC10bitResult(3);if(j < 1024*4){LED8[0] = j / 1000; //显示ADC值LED8[1] = (j % 1000) / 100;LED8[2] = (j % 100) / 10;LED8[3] = j % 10;if(LED8[0] == 0) LED8[0] = DIS_BLACK;j = get_temperature(j); //计算温度值if(j >= 400) F0 = 0, j -= 400; //温度>= 0度else F0 = 1, j = 400 - j; //温度< 0度LED8[4] = j / 1000; //显示温度值LED8[5] = (j % 1000) / 100;LED8[6] = (j % 100) / 10 + DIS_DOT;LED8[7] = j % 10;if(LED8[4] == 0) LED8[4] = DIS_BLACK;if(F0) LED8[4] = DIS_; //显示-}else //错误{for(i=0; i<8; i++) LED8[i] = DIS_;}}}}}/**********************************************///========================================================================// 函数: u16 Get_ADC10bitResult(u8 channel)// 描述: 查询法读一次ADC结果.// 参数: channel: 选择要转换的ADC.// 返回: 10位ADC结果.// 版本: V1.0, 2012-10-22//======================================================================== u16 Get_ADC10bitResult(u8 channel) //channel = 0~7ADC_RESL = 0;ADC_CONTR = (ADC_CONTR & 0xe0) | 0x08 | channel; //start the ADCNOP(4);while((ADC_CONTR & 0x10) == 0) ; //wait for ADC finish ADC_CONTR &= ~0x10; //清除ADC结束标志return (((u16)ADC_RES << 2) | (ADC_RESL & 3));}// MF52E 10K at 25, B = 3950, ADC = 12 bitsu16 code temp_table[]={140, //;-40 0149, //;-39 1159, //;-38 2168, //;-37 3178, //;-36 4188, //;-35 5199, //;-34 6210, //;-33 7222, //;-32 8233, //;-31 9246, //;-30 10259, //;-29 11272, //;-28 12286, //;-27 13367, //;-22 18 385, //;-21 19 403, //;-20 20 423, //;-19 21 443, //;-18 22 464, //;-17 23 486, //;-16 24 509, //;-15 25 533, //;-14 26 558, //;-13 27 583, //;-12 28 610, //;-11 29 638, //;-10 30 667, //;-9 31 696, //;-8 32 727, //;-7 33 758, //;-6 34 791, //;-5 35 824, //;-4 36 858, //;-3 37 893, //;-2 38 929, //;-1 39 965, //;0 40 1003, //;1 41 1041, //;2 421243, //;7 47 1285, //;8 48 1328, //;9 49 1371, //;10 50 1414, //;11 51 1459, //;12 52 1503, //;13 53 1548, //;14 54 1593, //;15 55 1638, //;16 56 1684, //;17 57 1730, //;18 58 1775, //;19 59 1821, //;20 60 1867, //;21 61 1912, //;22 62 1958, //;23 63 2003, //;24 64 2048, //;25 65 2093, //;26 66 2137, //;27 67 2182, //;28 68 2225, //;29 69 2269, //;30 70 2312, //;31 712519, //;36 76 2559, //;37 77 2598, //;38 78 2637, //;39 79 2675, //;40 80 2712, //;41 81 2748, //;42 82 2784, //;43 83 2819, //;44 84 2853, //;45 85 2887, //;46 86 2920, //;47 87 2952, //;48 88 2984, //;49 89 3014, //;50 90 3044, //;51 91 3073, //;52 92 3102, //;53 93 3130, //;54 94 3157, //;55 95 3183, //;56 96 3209, //;57 97 3234, //;58 98 3259, //;59 99 3283, //;60 1003393, //;65 105 3413, //;66 106 3432, //;67 107 3452, //;68 108 3470, //;69 109 3488, //;70 110 3506, //;71 111 3523, //;72 112 3539, //;73 113 3555, //;74 114 3571, //;75 115 3586, //;76 116 3601, //;77 117 3615, //;78 118 3628, //;79 119 3642, //;80 120 3655, //;81 121 3667, //;82 122 3679, //;83 123 3691, //;84 124 3702, //;85 125 3714, //;86 126 3724, //;87 127 3735, //;88 128 3745, //;89 1293791, //;94 134 3799, //;95 135 3807, //;96 136 3815, //;97 137 3822, //;98 138 3830, //;99 139 3837, //;100 140 3844, //;101 141 3850, //;102 142 3857, //;103 143 3863, //;104 144 3869, //;105 145 3875, //;106 146 3881, //;107 147 3887, //;108 148 3892, //;109 149 3897, //;110 150 3902, //;111 151 3907, //;112 152 3912, //;113 153 3917, //;114 154 3921, //;115 155 3926, //;116 156 3930, //;117 157 3934, //;118 158};/******************** 计算温度***********************************************/ // 计算结果: 0对应-40.0度, 400对应0度, 625对应25.0度, 最大1600对应120.0度.// 为了通用, ADC输入为12bit的ADC值.// 电路和软件算法设计: Coody/**********************************************/#define D_SCALE 10 //结果放大倍数, 放大10倍就是保留一位小数u16 get_temperature(u16 adc){u16 code *p;u16 i;u8 j,k,min,max;adc = 4096 - adc; //Rt接地p = temp_table;if(adc < p[0]) return (0xfffe);if(adc > p[160]) return (0xffff);min = 0; //-40度max = 160; //120度for(j=0; j<5; j++) //对分查表{k = min / 2 + max / 2;if(adc <= p[k]) m ax = k;if(adc == p[min]) i = min * D_SCALE;else if(adc == p[max]) i = max * D_SCALE;else // min < temp < max{while(min <= max){min++;if(adc == p[min]) {i = min * D_SCALE; break;}else if(adc < p[min]){min--;i = p[min]; //minj = (adc - i) * D_SCALE / (p[min+1] - i);i = min;i *= D_SCALE;i += j;break;}}}return i;}void Delayms(u16 dlayT){u16 i,j;{_nop_();}}/********************** 显示扫描函数************************/void DisplayScan(void){u8 i;for(i=0;i<10;i++){P3=0xff;P1 = 0xff;}P3 = t_display[LED8[display_index]]; //输出段码P1 = T_COM[display_index]; //输出位码if(++display_index >= 8) display_index = 4; //8位结束回0}/********************** Timer0 1ms中断函数************************/ void timer0 (void) interrupt TIMER0_VECTOR{DisplayScan();//1ms扫描显示一位B_1ms = 1; //1ms标志}附件:1 、NTC热敏电阻原理及应用2、STC15Fxxxx.H程序头文件3、STC15.pdf单片机芯片资料(a 请仔细阅读第10章STC15系列A/D转换第863页b 第7章定时器/计数器第578页)4 、stc-isp-15xx-v6.80.exe程序烧写软件5、STC-ICE-VER2-chinese.DOC烧写软件使用说明书NTC热敏电阻原理及应用NTC热敏电阻是指具有负温度系数的热敏电阻。
数字温度计说明书
资料范本本资料为word版本,可以直接编辑和打印,感谢您的下载数字温度计说明书地点:__________________时间:__________________说明:本资料适用于约定双方经过谈判,协商而共同承认,共同遵守的责任与义务,仅供参考,文档可直接下载或修改,不需要的部分可直接删除,使用时请详细阅读内容单片机课程设计题目:数字温度计院别:机电学院专业:机械电子工程班级:姓名:学号:指导教师:二〇一三年十二月二十一日摘要本设计即用单片机对温度进行实时检测与控制,本文所介绍的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,本次课程设计采用51单片机以及锁存器74HC573N、四位共阴数码管、DS18B20温度传感器、蜂鸣器、三极管等组成的自动过温报警器,该过温报警器测温准确,使用方便,显示清晰,最高精度可达到0.0625度,最长温度转换时间不到1秒,应用范围广泛。
用四位共阴数码管实现温度显示,能准确达到设计要求。
本温度计属于多功能温度计,功能较强,可以设置上下限报警温度,且测量准确、误差小。
当测量温度超过设定的温度上下限时,启动蜂鸣器和指示灯报警。
关键词过温报警;锁存器;单片机;温度传感器目录TOC \h \z \t "样式1,1,样式2,2" HYPERLINK \l "_Toc377156219" 前言 PAGEREF _Toc377156219 \h 1HYPERLINK \l "_Toc377156220" 一.本次课程设计实践的目的和意义 PAGEREF _Toc377156220 \h 2HYPERLINK \l "_Toc377156221" 二.设计任务和要求 PAGEREF _Toc377156221 \h 2HYPERLINK \l "_Toc377156222" 2.1 设计题目 PAGEREF_Toc377156222 \h 2HYPERLINK \l "_Toc377156223" 2.2 主要技术性能指标 PAGEREF _Toc377156223 \h 2HYPERLINK \l "_Toc377156224" 2.3 功能及作用 PAGEREF_Toc377156224 \h 2HYPERLINK \l "_Toc377156225" 三. 系统总体方案及硬件设计PAGEREF _Toc377156225 \h 2HYPERLINK \l "_Toc377156226" 3.1查阅相关资料后有以下两个方案可供选择 PAGEREF _Toc377156226 \h 2HYPERLINK \l "_Toc377156227" 3.2元件采购 PAGEREF_Toc377156227 \h 3HYPERLINK \l "_Toc377156228" 3.3系统总体设计 PAGEREF_Toc377156228 \h 3HYPERLINK \l "_Toc377156229" 四.接口电路设计 PAGEREF_Toc377156229 \h 6HYPERLINK \l "_Toc377156230" 4.1模块简介 PAGEREF_Toc377156230 \h 6HYPERLINK \l "_Toc377156231" 4.2 主控制器 PAGEREF_Toc377156231 \h 6HYPERLINK \l "_Toc377156232" 4.3 显示电路 PAGEREF_Toc377156232 \h 7HYPERLINK \l "_Toc377156233" 4.4温度传感器 PAGEREF_Toc377156233 \h 7HYPERLINK \l "_Toc377156234" 4.5温度报警电路 PAGEREF_Toc377156234 \h 9HYPERLINK \l "_Toc377156235" 五. 系统软件算法分析 PAGEREF _Toc377156235 \h 10HYPERLINK \l "_Toc377156236" 5.1主程序流程图 PAGEREF_Toc377156236 \h 10HYPERLINK \l "_Toc377156237" 5.2读出温度子程序 PAGEREF_Toc377156237 \h 11HYPERLINK \l "_Toc377156238" 5.3温度转换命令子程序 PAGEREF _Toc377156238 \h 11HYPERLINK \l "_Toc377156239" 5.4 计算温度子程序 PAGEREF _Toc377156239 \h 12HYPERLINK \l "_Toc377156240" 5.5 显示数据刷新子程序 PAGEREF _Toc377156240 \h 12HYPERLINK \l "_Toc377156241" 5.6按键扫描处理子程序 PAGEREF _Toc377156241 \h 13HYPERLINK \l "_Toc377156242" 六. 电路仿真 PAGEREF_Toc377156242 \h 14HYPERLINK \l "_Toc377156243" 七.焊接好的电路实体图 PAGEREF _Toc377156243 \h 15HYPERLINK \l "_Toc377156244" 八.检查与调试 PAGEREF_Toc377156244 \h 16HYPERLINK \l "_Toc377156245" 九.作品的使用 PAGEREF_Toc377156245 \h 16HYPERLINK \l "_Toc377156246" 十.设计心得 PAGEREF_Toc377156246 \h 20HYPERLINK \l "_Toc377156247" 参考文献 PAGEREF_Toc377156247 \h 20HYPERLINK \l "_Toc377156248" 附录 PAGEREF_Toc377156248 \h 21前言温度是工业对象中主要的被控参数之一,如冶金、机械、食品、化工各类工业生产中,广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等,对工件的温度处理要求严格控制。
数字温度计的设计与制作任务书
9、主选温度传沸点 100℃校准? 答:将传感器放入 0℃的冰水里和 100℃的开水里进行测试。
11、电路连接完成后,译码显示数值应为多少? 答:应该是 0.
3、温度传感器的分类和选用,工作原理的分析。 答:温度传感器有四种主要类型:热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器(RTD)和 IC 温度传感
器。IC 温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种类型。热电偶应用很广泛,因为它们非 常坚固而且不太贵。 热电偶有多种类型, 它们覆盖非常宽的温度范围, 从?C200℃到 2000℃。 它们的特点是:低灵敏度、低稳定性、中等精度、响应速度慢、高温下容易老化和有漂移, 以及非线性。另外,热电偶需要外部参考端。RTD 精度极高且具有中等线性度。它们特别稳 定,并有许多种配置。但它们的最高工作温度只能达到 400℃左右。它们也有很大的 TC, 且价格昂贵(是热电偶的 4~10 倍),并且需要一个外部参考源。模拟输出 IC 温度传感器具 有很高的线性度 (如果配合一个模数转换器或 ADC 可产生数字输出)、低成本、高精度(大 约 1%)、小尺寸和高分辨率。它们的不足之处在于温度范围有限(?C55℃~+150℃),并且 需要一个外部参考源。数字输出 IC 温度传感器带有一个内置参考源,它们的响应速度也相 当慢(100 ms 数量级)。虽然它们固有地会自身发热,但可以采用自动关闭和单次转换模式 使其在需要测量之前将 IC 设置为低功耗状态,从而将自身发热降到最低。与热敏电阻、RTD 和热电偶传感器相比,IC 温度传感器具有很高的线性,低系统成本,集成复杂的功能,能 够提供一个数字输出,并能够在一个相当有用的范围内进行温度测量。
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数字式温度计设计说明书
学习情境三数字式温度计制作与调试说明书电子1034班组别:第四组组员:XXXXXX2012年3月8日目录一、工作任务.............................................................................................. - 3 -二、总体设计思路...................................................................................... - 3 -2.1整体功能说明 .................................................. - 3 -2.2总体框图 ...................................................... - 3 -三、硬件设计.................................................................................................. - 3 -3.1硬件模块组成 .................................................. - 3 -3.2各模块说明 .................................................... - 3 -1)主控制器......................................................................................................................... - 3 - 2)显示驱动与显示电路........................................................................................................... - 4 - 3)测温模块............................................................................................................................... - 4 - 4)报警电路............................................................................................................................... - 4 - 5)复位电路............................................................................................................................... - 5 -四、软件设计.................................................................................................. - 5 -4.1程序结构 ...................................................... - 5 -4.2各模块说明及流程图 ............................................ - 6 -1)主程序流程图 ......................................................................................................................... - 6 -2)读出温度子程序流程图....................................................................................................... - 6 - 3)显示数据刷新子程序流程图............................................................................................... - 7 - 4)计算温度子程序流程........................................................................................................... - 7 - 5)温度转换命令子程序流程图............................................................................................... - 8 -4.3程序清单 ...................................................... - 8 -五、调试过程................................................................................................ - 13 -5.1调试方法与步骤 ............................................... - 13 -5.2调试结果 ..................................................... - 13 -六、附件........................................................................................................ - 14 -一、工作任务开发完成一个简易的数字式温度计。
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新疆大学课程设计报告所属院系:电气工程学院专业:电气工程及其自动化课程名称:数字电子技术课程设计设计题目:数字温度计的设计班级:学生姓名:学生学号:指导老师 :完成日期: 2010.12.24数字温度计的设计一、总体方案的选择1.拟定系统方案框图(1)方案一:本方案采用AD590单片集成两段式敢问电流源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,然后经过3.5位A/D转换器转换成数字信号,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。
系统方框图如下:图1.1 系统方案框图(2)方案二:使用数字传感器采集温度信号,然后将被测温度变化的电压或电流采集过来放大适当的倍数,进行A/D转换后,将转换后的数字进行编码,然后再经过译码器通过七段数字显示器将被测温度显示出来。
图1.2系统方案框图2. 方案的分析和比较方案一中的模数转换器ICL7107集A/D转换和译码器于一体,可以直接驱动数码管,不仅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,AD590可以将温度线性转换成电压输出。
而方案二经过A/D转换后,需要先经过编码器再经过译码器才能将数字显示出来。
比较上述两个方案,方案一明显优越于方案二,它用AD590采集温度信号,用ICL7107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;即采用方案一。
二、单元电路的设计通过AD590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AD590是半导体结效应式温度传感器,PN结正向压降的温度系数为-2mV/℃ , 利用硅热敏晶体管PN结的温度敏感特性测量温度的变化测量温度,其测量温度范围为-50~150。
AD590输出电流值(μA级)等于绝对温度(开尔文)的度数。
使用时一般需要将电流值转换为电压值, 如图2.1.1图中,Ucc为激励电压, 取值为4~40 V;输出电流I0以绝对温度零度-273℃为基准, 温度每升高1℃ ,电流值增加1μA。
图2.1.1 AD590基本原理图温度t对应输出电流Io 为:Io(t)=273μA + t×1μA/℃(式 1)式中: 273μA为摄氏零度时输出的电流值;t为测得的摄氏温度。
在室温25℃时,输出电流:Io(25)=(273+25)=298 μAAD590构成的电压输出电路如图所示:图2.1.2 AD590构成的电压输出电路图 电路具有偏置和增益调节装置功能,为了改善输出电压的性能, 电路中采用了电压跟随器。
由于AD590输出的是绝对温度, 而实际显示的是摄氏温度, 设计差动放大电路(U1,U2为输入),调整电位器使U1=2.73 V,则图3输出电压值Uo 与温度传感器测得的摄氏温度呈线性关系, 计算公式为:V t U U k k U o 10)(1010012=-ΩΩ= (式 2)对于25℃的室温,Uo=2.5V 。
2.2 温度信号处理放大电路OP -07芯片是一种低噪声,非暂波稳零的单运算放大器集成电路。
由于OP-07具有非常低的输入失调电压(对于OP-07A 最大为25μV ),所以OP-07在很多应用场合不需要额外的调零措施。
OP-07同时具有输入偏置电流(OP-07A 为±2nA)和开环增益高(对于OP-07A 为300V/mV )的特点,这种低失调、高开环增益的特性使得OP-07更用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号。
OP -07具有以下特点:(1)超低偏移: 150μV 最大 。
(2)低输入偏置电流: 1.8nA 。
(3)低失调电压漂移: 0.5μV/℃ 。
(4)超稳定,时间: 2μV/month 最大它的引脚图如图2.2.1所示:图2.2.1 OP-07引脚图OP-07芯片引脚功能说明:1和8为偏置平衡(调零端),2为反向输入端,3为正向输入端,4接地,5空脚 6为输出,7接电源+。
OP-07高精度运算放大器具有极低的输入失调电压,极低的失调电压温漂,非常低的输入噪声电压幅度及长期稳定等特点。
由AD590和OP-07组成的信号采集电路如图2.2.2所示:图2.2.2 信号采集电路由输出短路法及输入求和方式可判断该电路是电压并联负反馈放大电路。
因此可知If=-Vi/Rf,反馈系数F=If/Vo,所以F=-1/R3A=Vo/Ii,放大倍数AF=A/(1+AF)。
2.3A/D转换电路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。
真正的差动输入和差动参考源在各种系统中都很有用。
在用于测量负载单元、压力规管和其它桥式传感器时会有更突出的特点。
ICL7107的特点:1. 保持零电平输入时,各量程的读值均为零;2. 1pA典型输入电流;3. 很低的噪声(小于15 Vp-p);4. 片上自带时钟;5. 低功耗;6. 不需外接有源电路。
7. 真正的差动输入和差动参考电源,直接LCD显示驱动。
ICL7107的A/D转换及数字显示图的部分电路原理图如下:图2.3.0 ICL7107数字部分框图ICL7107转化器原理图如图2.3.1所示。
其中计数器对反向积分过程的时钟脉冲进行计数。
控制逻辑包括分频器、译码器、相位驱动器、控制器和锁存器。
驱动器是将译码器输出对应于共阳极数码管七段笔画的逻辑电平变成驱动相应笔画的方波。
图2.3.1 ICL7107转化器原理图控制器的作用有三个:第一,识别积分器的工作状态,适时发出控制信号,使各模拟开关接通或断开,A/D转换器能循环进行。
第二,识别输入电压极性,控制LED数码管的负号显示第三,当输入电压超量限时发出溢出信号,使千位显示“1" ,其余码全部熄灭。
钓锁存器用来存放A/D转换的结果,锁存器的输出经译码器后驱动LED 。
它的每个测量周期自动调零(AZ)、信号积分(INT)和反向积分(DE)三个阶段。
双积分型A/D转换器的电压波形图如图2.3.2所示图2.3.2双积分型A/D转换器的电压波形图ICL7107AD转换器的管脚排列及其各管脚功能如图2.3.3所示:图2.3.3 ICL7107管脚排列ICL7107引脚功能:V+和V-分别为电源的正极和负极(或地)au-gu,aT-gT,aH-gH:分别为个位、十位、百位笔画的驱动信号,依次接个位、十位、百位LED显示器的相应笔画电极。
Bck:千位笔画驱动信号。
接千位LEO显示器的相应的笔画电极。
PM:液晶显示器背面公共电极的驱动端,简称背电极。
Oscl-OSc3 :时钟振荡器的引出端,外接阻容或石英晶体组成的振荡器。
第38脚至第40脚电容量的选择是根据下列公式来决定: Fosl = 0.45/RC COM :模拟信号公共端,简称“模拟地”,使用时一般与输入信号的负端以及基准电压的负极相连。
TEST :测试端,该端经过500欧姆电阻接至逻辑电路的公共地,故也称“逻辑地”或“数字地”。
VREF+ VREF- :基准电压正负端。
CREF:外接基准电容端。
INT:27是一个积分电容器,必须选择温度系数小不致使积分器的输入电压产生漂移现象的元件IN+和IN- :模拟量输入端,分别接输入信号的正端和负端。
AZ:积分器和比较器的反向输入端,接自动调零电容CAz 。
如果应用在200mV 满刻度的场合是使用0.47μF,而2V满刻度是0.047μF。
BUF:缓冲放大器输出端,接积分电阻Rint。
其输出级的无功电流( idling current )是100μA,而缓冲器与积分器能够供给20μA的驱动电流,从此脚接一个Rint至积分电容器,其值在满刻度200mV时选用47K,而2V满刻度则使用470K。
ICL7107的工作原理:双积分型A/D转换器ICL7107是一种间接A/D转换器。
它通过对输入模拟电压和参考电压分别进行两次积分,将输入电压平均值变换成与之成正比的时间间隔,然后利用脉冲时间间隔,进而得出相应的数字性输出。
838电子它的原理性框图如图2所示,它包括积分器、比较器、计数器,控制逻辑和时钟信号源。
积分器是A/D转换器的心脏,在一个测量周期内,积分器先后对输入信号电压和基准电压进行两次积分。
比较器将积分器的输出信号与零电平进行比较,比较的结果作为数字电路的控制信一号。
时钟信号源的标准周期Tc 作为测量时间间隔的标准时间。
它是由内部的两个反向器以及外部的RC组成的。
其振荡周期Tc=2RC In1.5=2.2RC。
2.4数码管显示数码管可以分为共阳极与共阴极两种,共阴极是把所有LED的阳极连接到共同接点com,而每一LED的阴极分别为a,b,c,d,e,f,g及sp(小数点),它的内部结构图如图2.7所示。
图2.4.1 共阳极数码管内部结构在本次设计当中,由于ICL7107的特点,它只能驱动共阳极数码管,故我们要选用共阳极七段数码管。
在连接数码管时,我们要注意数码管各个管脚所对应的字母,不能接错或接漏,而且在管脚之前要接上电阻,以免烧坏芯片和数码管。
三、总电路图将传感电路、信号采集处理放大电路、A/D转换电路、七段数码显示电路这四个单元电路级联起来可以得到如下总电路图:图 3.1总体电路图四、仿真与调试4.1 调试与测量数据按照以上各个部分的原理图,对电路进行级联,并焊接电路板。
接好电源,进行调试。
由于所用的集成片(例如A/D转换器ICL7107)在EDA仿真软件上很多都没有,进行模拟仿真很困难,所以为了通过连接实际元件进行仿真和调试:(1)按照电路图对相关元件进行连接,其中注意芯片各管脚的作用以及该如何进行接线。
(2)当上步骤完成后,接通电源,观察数码管和二极管是否亮,若不亮时,要对电路电源进行检测,看是否线路接触不良或者电路短路。
(3)(2)完成之后,观察数码管是否显示数值,然后改变LM35的温度值,观察数码管是否随着温度变化而变化。
(4)若数码管数值与温度值相差太大,则要检查信号采集电路中各元件值是否对。
为了验证设计电路的正确性以及它的实验数据,我们对实物进行验证。
用水银温度计和本次设计的电路对相同温度下物体进行相应的测量并绘成表格进行比较。
如表4.1。
表4.1 水银温度计与设计电路数据的比较经对照,由上表的数据可以得出,本系统的误差<1℃,分辨率为0.1℃。