体温计的设计与制作

目录

1.绪论 (1)

1.1课题的目的及意义 (1)

1.2课题的发展趋势 (1)

2. 方案的论证及选择 (1)

2.1温度采集器件的选择 (1)

2.1.1方案一用二极管 (1)

2.1.2方案二用传感器 (2)

2.2信号转换模块的选择 (2)

2.2.1方案一用可编程器件A/D做转换器 (2)

2.2.2方案二采用ICL7107做转换器 (2)

2.3显示模块的选择 (3)

2.3.1方案一采用液晶显示 (3)

2.3.2方案二采用LED数码管进行显示 (3)

2.4方案的总体设计 (3)

2.4.1AD590传感器 (4)

2.4.2信号的放大部分 (5)

2.4.3模数转换器ICL7107的使用 (6)

3 电路的设计及工作原理 (9)

3.1温度传感及运算放大部分 (10)

3.2模数转换及数码显示 (10)

3.3电路相关元件及参数的设定 (12)

4电路仿真调试及组装 (12)

4.1电路的仿真 (13)

4.2电路的组装 (15)

5总结与体会 (15)

6参考文献 (16)

附：元件清单 (17)

1.绪论

随着人们生活水平的不断提高，自动化控制越来越重要，模电与数电的应用也越来越广泛。数字体温计的设计与制作就是是运用电子技术的基础知识，先通过传感器采集温度信号转化为电信号，再把信号加以处理，运用A-D转化为数字信号通过显示器显示，从而直观的看到。

1.1课题的目的及意义

在工作电源Vcc为+5V的条件下，采用AD590温度传感器测量温度，可用集成运放完成信号放大，再通过A-D转换器形成数字信号，用共阳或共阴七段LED数码管实现数显，完成对体温计的设计与制作。

数字温度计与传统温度计相比，具有结构简单、可靠性高、成本低、测量范围广、体积小、功耗低、显示直观等特点。另外我们知道体温的准确测量十分重要，因此我们要非常重视。

1.2课题的发展趋势

在所学的电子技术基础知识的基础上，我们只能运用传感器，集成运放，模数转换器，数显的方向实现体温计的制作。从现实来讲应用不大，我想比较实用的还是应当从单片机方面考虑。但是我们现阶段应学会一种思路，把知识应用到实际，在不断学习过程中，其发展也应不断改进。

2.方案的论证及选择

2.1温度采集器件的选择

温度传感器是通过物体随温度变化而改变某种特性来间接测量的。不少材料、元件的特性都随温度的变化而变化，所以能作温度传感器的材料相当多。温度传感器随温度而引起物理参数变化的有：膨胀、电阻、电容、而电动势、磁性能、频率、光学特性及热噪声等等。

2.1.1方案一用二极管

由于本设计是测温电路，可以利用二极管或三级管间的PN结的结电压随温度变化的特，例如硅管的PN结的结电压在温度每升高1℃时，下降-2mV，利用这种特性，一般可以直接采用二极管或采用硅三极管（可将集电极和基极短接）接成二极管来做PN结温度传感器。这种传感器有较好的线性，尺寸小，其热时间常数为0.2—2秒，灵敏度高。测温范围为-50—+150℃。同型号的二极管或三极管特性不完全相同，因此它们的互换性较差。

2.1.2方案二用传感器

体温测量我们可以想到传感器之类，能将感测到的温度信号转化为电信号，然后通过对电信号进行处理，再通过AD转换器形成数字信号，由共阳或共阴七段LED数码管实现数显，从而实现温测。在这里我选用的是AD590传感器，AD590是测量热力学温度、摄氏温度、两点温度差、多点最低温度、多点平均温度的具体电路，广泛应用于不同的温度控制场合。由于AD590精度高、价格低、不需辅助电源、线性好，常用于测温和热电偶的冷端补偿。

考虑本课设的要求，我觉得应选方案二中的ad590。

2.2信号转换模块的选择

数字电子计算机所处理和传送的都是不连续的数字信号，而实际中遇到的大都是连续变化的模拟量，模拟量经传感器转换成电信号的模拟量后，需经模/数转换变成数字信号才可输入到数字系统中进行处理和控制，因而作为把模拟电量转换成数字量输出的接口电路-A/D转换器是现实世界中模拟信号向数字信号的桥梁，是电子技术发展的关键所在。

2.2.1方案一用可编程器件A/D做转换器

如果利用ADC0801进行一次A/D转换，其工作过程为：先由外电路给片选端输入一个低电平，选中此芯片使之进入工作状态，此时输出为高电平，表示转换没有完成，芯片输出为高阻态。和为高电平时芯片不工作。当外电路给端输入一个低电平时启动芯片，正式开始A/D转换。转换完成后，输出为低电平，允许外电路取走数据，此时外电路使和为高电平，A/D转换停止。外电路取数据后，使为低电平，表示数据已取走。若要再进行一次A/D转换，则重复上述控制转换过程。

2.2.2方案二采用ICL7107做转换器

ICL7107是高性能，低功耗的三维半A/D转换电路。它包含有段译码器，显示驱动器，参考源和时钟系统。可直接驱动发光二极管（LED）。ICL7107将高精度、通用性很好的结合在一起，有低于10μV的自动效零功能，零漂小于1μV/°C。

主要特点：

(1)保证零电平输入时，各两量程的读值均为零

(2)很低的噪声

(3)差动输入和差动参考源，直接LED显示驱动

(4)不需外接有源电路

(5)低功耗

通过比较可知选用方案二比较好。

2.3显示模块的选择

2.3.1方案一采用液晶显示

液晶显示器是现在非常普遍的显示器。它具有体积小、重量轻、省电、辐射低、易于携带等优点。它是基于液晶电光效应的显示器件。包括段显示方式的字符段显示器件；矩阵显示方式的字符、图形、图像显示器件；矩阵显示方式的大屏幕液晶投影电视液晶屏等。液晶显示器的工作原理是利用液晶的物理特性，在通电时导通，使液晶排列变得有秩序，使光线容易通过；不通电时，排列则变得混乱，阻止光线通过。

虽然显示方便，但是显示亮度不够，比较模糊，而且需要软件对其进行驱动，与本次课设的用以相违背。

2.3.2方案二采用LED数码管进行显示

LED数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，

以共阴式为例，如把阴极接地，在相应段的阳极接上正电源，该段即会发光。当然，LED的电流通常较小，一般均需在回路中接上限流电阻。假如我们将"b"和"c"段接上正电源，其它端接地或悬空，那么"b"和"c"段发光，此时，数码管显示将显示数字“1”。而将"a"、"b"、"d"、"e"和"g"段都接上正电源，其它引脚悬空，此时数码管将显示“2”。

数码管不仅价格便宜而且容易驱动，亮度好且比较稳定。

因此选用方案二的数码显示。

2.4方案的总体设计

通过温度传感器AD590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，ICL7107只需要很少的外部元件就可以精确测量0到200mv电压，AD590本身就可以将温度线性转换成电压输出。由此可知用ICL7107驱动数码管实现信号

的显示。

数字温度计电路原理系统方框图，如图