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

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

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

-20℃

目录

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)

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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)

5总体电路 (12)

总结 (13)

致谢 (14)

参考文献 (15)

1绪论

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

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0.01μF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。

2.1.3555的功能介绍

不难看出555的输入和输出具有反相特性，并且输出端Q与放电管D有着相反的状态；规律为输入端都高：u0=0，VT导通；都低：u0=1，VT截至；中间状态：u0保持，VT保持。555的真值表如表1所示。

表1555的真值表

2.2CD4017芯片

CD40175位Johnson计算器，具有10个译码输出端，CP，CR，INH输入端。时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。INH为低电平时，计算器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。CR 为高电平时，计数器清零。Johnson计数器，提供了快速操作，2输入译码选通和无毛刺译码输出。防锁选通，保证了正确的计数顺序。译码输出一般为低电平，只有在对应时钟周期内保持高电平。在每10个时钟输入周期CO信号完成一次进位，并用作多级计数链的下级脉动时钟。CD4017的引脚图如图3所示。

图3CD4017的引脚图

2.3CD40110芯片

CD40110能完成十进制的加法、减法、进位、借位等计数功能，并能直接

驱动小型七段LED数码管，其逻辑功能见表1，其引脚排列如图1（a）所示。

R（5脚）为清零端，R＝1时，计数器异步清零。CP为时钟端，CPu（9脚）为加法计数时钟，CPD（7脚）为减法计数时钟。Qco（10脚）加计数进位输出，QBO（11脚）减计数借位输出。TB（4脚）为触发器使能端，TE＝0时，计数器工作，TE＝1时，计数器处于禁止状态，即不计数。LE（6脚）为锁存控制端，LE＝1，显示数据保持不变，但它的内部计数器仍正常工作。a，b，c，d，e，f，g（1，15，14，13，12，3，2脚）为信号输出端，与七段显示器连接，

11 RP 可变电阻10K 1

3电路硬件模块设计

3.1温度转换成频率电路设计

通过热敏电阻对温度进行采集，通过温度与频率近乎线性关系，以此来确定输出频率与其对应的温度，不同的温度对应不同的频率值，故我们可以通过频率值的改变来判断温度值，再由数码管表示出来。该硬件电路模块的核心构成部件为NE555多谐振荡器，多谐振荡器主要应用于简易温控报警器，双音门铃和模拟声响发生器等实际电路中。多谐振荡器是一种无稳态电路，它在接通电源后，不需要外加触发信号。

3.1.1NE555工作原理介绍

在由NE555组成的多谐振荡器中，电容C的充电时间T1和放电时间T 2各为

（1）

（2）

故电路的振荡周期为

振荡频率为

（3）

（4）通过改变R和C的参数来改变振荡频率，温度的改变可以改变热敏电阻R2的阻值，而R2的改变又可以直接导致振动频率f的变化，即

可通过频率的变化反应温度的变动。在室温下（设室温为30度）可测得负温度系数的热敏电阻的阻值为10K，取电容C为1uF,则有以上公式可得2R1=(1/fCln2)-R2,得则取R1为20K。温度转换成频率温度设计电路如图5所示。

图5NE555振荡电路工作原理图

3.1.2NE555引脚及符号说明

对各个引脚的使用进行说明：1引脚接地GND，2引脚触发，3引脚输出（OUT),4引脚复位，5引脚控制电压，6引脚为门限(阈值），7引脚为放电端，8引脚为电源电压Vcc。R1,R2,C是外接定时元件，定时器的(2)端与(6)端连接起来接u c，晶体管集电极（7）接到R1,R2的连接处P。NE555的引脚图如图6所示。

图6NE555的引脚图

3.2频率显示电路设计

3.2.1放大整形电路设计

此电路由三极管和几个74LS00与非门组成，其作用是为了把被测信号放大,然后整形为与其同频率的方波。电路如图7所示。

图7放大整形电路

3.2.2555振荡电路

此电路一个555芯片、两个电阻和两个电容组成。电路如图2.22所示。由于低电平T1=?R1?Cln2高电平T2=（R1+R2）Cln2，高电平T2=（R1+R2）Cln2可通过改变R1和R2的值来改变T1，T2的值，为了使电路发出一个合适的震荡信号，可以令C=100uf，R1=1KΩ，R2可以用一个5.1?KΩ的电阻和一个10K的可变电阻来代替。电路如图8所示。

图8555振荡电路原理图

3.2.3译码显示电路??