溫度計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告文獻(xiàn)

1、1 一、一3-位數(shù)字顯不溫度計(jì)2設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)時(shí)間：2011 12 20班級(jí)：姓名：報(bào)告頁(yè)數(shù)：17頁(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告C 1設(shè)計(jì)題目3 一位數(shù)字顯示溫度計(jì)2學(xué)院信息工程專(zhuān)業(yè)學(xué)號(hào)姓名（合作者：）成績(jī)?cè)u(píng)定教師簽名課程設(shè)計(jì)報(bào)告目錄要求比 較 （設(shè)計(jì)可行性分析）體思路圖 及 工作原理分析五、系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 及參數(shù)計(jì)算，主要元器 件介紹及選擇以及數(shù)據(jù)指 標(biāo) 的測(cè)量六、畫(huà)出電路原理圖及PCB圖七、產(chǎn)品制作及調(diào) 試八、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù) 據(jù)處理九、結(jié)論（設(shè)計(jì)分 析 ）十、問(wèn)題與 討 論摘要:溫度是日常生活、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)、化工、石油等領(lǐng)域最常遇到的一 個(gè) 物理量。測(cè)量溫度的基本方法是使用溫度計(jì)直接讀取溫度。最常見(jiàn)到的

2、測(cè)量 溫 度的工具是各種各樣的溫度計(jì)，例如，水銀玻璃溫度計(jì)，酒精溫度計(jì)，熱電 偶 或熱電阻溫度計(jì)等。它們常常以刻度的形式表示溫度的高低，人們必須通過(guò) 讀 取刻度值的多少來(lái)測(cè)量溫度。本次我們?cè)O(shè)計(jì)的數(shù)字顯示溫度計(jì)可以直接測(cè)量 溫 度，得到溫度的數(shù)字值，既簡(jiǎn)單方便，又直觀準(zhǔn)確。設(shè)計(jì)任務(wù)與要求（一）設(shè)計(jì)任務(wù)：1采用溫度傳感器3 2 LM35 ,位A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)碼或液晶顯示器設(shè)計(jì)一個(gè)日常溫度數(shù)字溫度計(jì)。產(chǎn)品指標(biāo)及技術(shù)要求：溫度顯示范圍：0c 50C ；數(shù)字顯示分辨率：0.1 C；精度誤差0 0.5C;電路工作電源可在59V范圍內(nèi)工作.參考芯片：3位半A/D轉(zhuǎn)換器：CC7106/ CC7107、CC71

3、26/ CC7127溫度傳感器：LM35 LCD顯示器：數(shù)碼顯示管：共陽(yáng)或共陰極（二）實(shí)驗(yàn)測(cè)試要求.測(cè)溫度傳感器輸出曲線，即 V/C曲線；.調(diào)整電路的參數(shù)以及參考電壓；.用示波器測(cè)量A/D轉(zhuǎn)換器的BP、POL管腳波形及輸出驅(qū)動(dòng)波形;.記錄Vin與顯示的數(shù)值關(guān)系；二、 方 案論證與比 較電路的組成：LM35溫度傳感器、芯片ICL7107、數(shù)碼管和其他元件組成的電 路。選擇理由：原理簡(jiǎn)單，節(jié)約成本LM35 溫度傳感器 的選擇 TOC o 1-5 h z 感測(cè)溫度的品有多種類(lèi)型，依特性可概分為膨脹變化型、顏色變化型、電阻變化型、電流變化型、電壓變化型、頻率變化型等，常用的有熱敏電阻、熱電偶、熱電阻、

4、雙金屬片傳感器、集成溫度傳感器。集成溫度傳感器是將傳感器、信號(hào)處理電路集成一體，因而極大地提高了它得性能。它具有測(cè)溫精度高、線性優(yōu)良、體積小、穩(wěn)定性好、輸出信號(hào)大、熱容量小等優(yōu)點(diǎn)而廣泛被應(yīng)用。集成溫度傳感器按輸出形式可分為電壓型和電流型。常見(jiàn)的電壓變化型的溫度傳感器有LM35 、 LM335 ，其 不同點(diǎn)為 LM35 之輸出電壓是與攝氏溫標(biāo)呈線性關(guān)彳系，而 LM335則是與凱氏溫標(biāo)呈線性關(guān)系。 由於攝氏溫標(biāo)較常使用，因此選用 LM35A/D 轉(zhuǎn)換器的選擇模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的作用是將輸入連續(xù)變化的模擬信號(hào)變換為。與其成正比的數(shù)字量信號(hào)輸出。在進(jìn)行模/數(shù)（即A/D）轉(zhuǎn)換時(shí)，通常按取樣、保持、量化、編碼四

5、個(gè)步 驟進(jìn)行。 較常見(jiàn)和使用較多、市面上 易找的有雙積分型A D 轉(zhuǎn)換器。 雙積分型 A D 轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)：換精度高，成本低；換精度與積分電阻，積分電容的精度無(wú)關(guān)。轉(zhuǎn)換器精度與時(shí)鐘頻率的漂移無(wú)關(guān)；（表明其時(shí)鐘振蕩器不一定采用價(jià)格較貴的石英晶體，使用普通的 R、 C 已滿足要求）干擾能力強(qiáng)；外圍電路簡(jiǎn)單。故在此選用 ICL7107 芯片三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體思路溫度采集 一 AD轉(zhuǎn)換數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)溫度顯示溫度傳感器將感 受到外界的溫度經(jīng)傳感器內(nèi)部電路處理后輸出一個(gè)與外界攝氏溫度 成線性比例的電壓信號(hào)。此信號(hào)差動(dòng)輸入到 A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器的雙積分器輸出信號(hào)通過(guò)控制邏輯電路向數(shù)據(jù)鎖存器發(fā)出一個(gè)鎖 存信

6、號(hào)，鎖存器將計(jì)數(shù)器的數(shù)據(jù)鎖存并經(jīng)譯碼驅(qū)動(dòng) 電路，驅(qū)動(dòng)顯示 器工作，顯示感應(yīng)的溫度數(shù)值。四、系統(tǒng)原理框圖及工作 原理分析工作原理通過(guò)溫度傳感器LM35采集到溫度信號(hào)，經(jīng)過(guò)整形電路送到 A/D轉(zhuǎn)換器， 然后通過(guò)譯碼器驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示溫度。ICL7107集A/D轉(zhuǎn)換和譯碼器于一體， 可以直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，省去了譯碼器的接線，ICL7107只需要很少的 外部元件就可以精確測(cè)量0到200mv電壓，LM35本身就可以將溫度線性轉(zhuǎn)換成電壓輸 出。由此可知用ICL7107驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)信號(hào)的顯示。五、系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)及參 數(shù)計(jì)算，主 要元器件介紹及選擇以及數(shù)據(jù)指標(biāo)的 測(cè)量元件清單:名稱(chēng)參爹數(shù)量（個(gè)）-H- LJK 心

7、片Lm35IcL710711共陽(yáng)極數(shù)碼管4電阻15KQ1510a23100KQ11M147KQ1電容100pf0.1uf0. 01 uf0.047uf0.22uf131可調(diào)電阻4k1跳針一1電源連接器一2芯片介紹:(1)傳感器LM35LM35其輸出電壓與攝 氏溫標(biāo)呈線性關(guān)系，轉(zhuǎn)換公式 如下，0C時(shí)輸出為0V,每升高1 C,輸出電壓增加 10mV。(1)LM35有多種不同封裝型式，外觀如 圖1所示。在常溫下，LM35不需要額外的校 準(zhǔn)處理即可達(dá)到 1/4C的準(zhǔn)確率。其 電源供應(yīng)模式有單電源與正負(fù)雙電源 兩種，其引腳 如圖2所示，正負(fù)雙電源的供電模 式可提供負(fù)溫度的量測(cè)；兩種 接法的靜默電流-溫度

8、關(guān) 保如圖3所示，單電 源模式在25 C下靜默電流約50A,非常省電。Plastic Packagee oho in viewSmalt Outline Molded Package*十十飛W.L-larlN.C.M.C. -I iCND-4sl-N,C.MeUI Can PackageBOTTOM VIEW圖1 : LM35封裝及引腳排列(MHHITOflW*lO OfWC(前軍源*圖2: LM35接線圖的nuMnM 2 t 11115 1M3暨 nQ ssw-34托MPEHMU(M3)正黃算式ITS融心ZCQO股他叩ra 1 1 1 1一 3:身,B:豆號(hào)DTtMPERAtJltE ret

9、(2) ICL7107轉(zhuǎn)化器原理圖如下:ICL7107是集A/D轉(zhuǎn)換和譯碼器為一體的芯片，而且這芯片能夠驅(qū)動(dòng)三個(gè) 數(shù)碼管工作而不需要更多的譯碼器，這給我們連接電路或者分析電路提供了 定的方便。ICL7107芯片的管腳比較多，每一個(gè)管腳所代表的功能也 各不相同, 能夠組成各種電路，比如說(shuō)有積分電路。這要求我們?cè)诮与娐窌r(shí)要小心，不 能 出現(xiàn)錯(cuò)誤(3)共陽(yáng)數(shù)碼管f L段數(shù)科管引膽參數(shù)計(jì)算：神月耐刷積分過(guò)程的時(shí)鐘麻神印向肌授艇地括分DHL聃,相便啊 常控制器礴右需分版券用來(lái)時(shí)時(shí)仲默沖逐漸分境用利所需的計(jì)亞豚沖命和共陽(yáng)極LB改科苜公共電 的i-檄曲號(hào)上為W DJ以語(yǔ)叫器,相執(zhí):哂譯成回刊者七段第醐或敦字

10、的相應(yīng) 維甌能動(dòng)器是將洋碼器輸出時(shí)應(yīng)于共出艇數(shù)碼苒七段M面的逑輪電早變成盥動(dòng)相應(yīng)筆國(guó)的 方群始制酬帆有三個(gè)：弟眥視分部J：作狀布適時(shí)發(fā)出控制信使備期I開(kāi) 關(guān)接班或斷小M）轉(zhuǎn)換希熊相附!I小第二1治人電猿極件，杵制11敦丹府的 負(fù)號(hào)顯水第二當(dāng)輸入電長(zhǎng)超及班時(shí)發(fā)出溫用常明費(fèi)千位呈示rn轆鋪 一滅.構(gòu)旗書(shū)器用來(lái)放M）時(shí)換的始見(jiàn)倒。器的由黛年宵H4騙動(dòng)國(guó)）,它的打個(gè)捌旱 用期口動(dòng)調(diào)手 M 一號(hào)積分W）和反向積分 三個(gè)陋。策粉段；自動(dòng)詢等階段AZ一換開(kāi)始前（傳換拄制信號(hào)肛巾），先將計(jì)時(shí)器清基件接通開(kāi)關(guān)的使機(jī)分電容I 宛金觸.第二:凱圳積分用令開(kāi)關(guān)M合期i入信號(hào)Yl-M枳分界常打可行冏定時(shí)同門(mén)的積分，租分

11、票果為，r I ?f K. 7； r, I =卜 -i/f = 1 rCi R HCa匕式設(shè)胎在nBI息MFf聊與n般比.,階凱反向枳分DE令朕SI轉(zhuǎn)至分研幅 制,積分融向積九如蚓分器的鼬軸升至必翎.所經(jīng)過(guò)的的I胴T2炯得 舸楣:可見(jiàn),反向積分到WM這段時(shí)由量與H成正比令的仲胤WD的周期為h m需AT2時(shí)間內(nèi)計(jì)蚪力,很口Nc機(jī)人上排h曲河如T1”廊楊寸雕NgjlH成則，如打閭理姍弱的卜曲介牝跪用山卷的晌分匕 赧附楙沖豺?yàn)橐玻綂橧為40府 她3洞,庫(kù)博中三個(gè)植工作口翻樂(lè)1積分電阻R:可由公式 R=V/4uA求得，R=2V/4uA=500k歐2、積分電容：一般選在0.1 0.22uF3、自動(dòng)穩(wěn)零

12、電容C（ AZ ）：當(dāng) V（FS）=2V 時(shí) ，采用0.047uF4、參考電容C（REF） :一般選在0.1uF5、震蕩電阻R、震蕩電容C:這里R=47K、C=100PfA/D 轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的作用是將輸入連續(xù)變化的模擬信號(hào)變換為與其成正比的數(shù)字量信號(hào)輸出。在進(jìn)行模/數(shù)（即A/D）轉(zhuǎn)換時(shí)，通常按取樣、保持、量化、 編碼四個(gè)步驟進(jìn)行。較常見(jiàn)和使用較多、市面上易找的有雙積分型A D 轉(zhuǎn)換器。雙積分型 A D 轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)換精度高，成本低；轉(zhuǎn)換精度與積分電阻，積分電容的精度無(wú)關(guān)。轉(zhuǎn)換器精度與時(shí)鐘頻率的漂移無(wú)關(guān)；（表明其時(shí)鐘振蕩器不一定采用價(jià)格較貴的石英晶體，使用普通的 R、 C 已滿足要求）

13、抗干擾能力強(qiáng)；外圍電路簡(jiǎn)單。影響精度的因素：積分電容 CINT和自動(dòng)穩(wěn)零電容CAz的介質(zhì)損耗小聚丙乙烯電容 ，（電 容的類(lèi)型較重要） A/D 轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)電源的變化直接影響轉(zhuǎn)換精度（芯片內(nèi)部 的基準(zhǔn)電壓源一般受溫度的影響較大，當(dāng)精度要求較高時(shí)，應(yīng)采用外接基準(zhǔn)電壓源）根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，選用 3.5位雙積分型AD 轉(zhuǎn)換器 .3.5 位雙積分型A D 轉(zhuǎn)換器具有大規(guī)模集成的優(yōu)點(diǎn)，其內(nèi) 部包含有模擬電路，數(shù)字電路和控制邏輯電路。它只需要小量外圍R、 C 元件就可完成A/D 轉(zhuǎn)換的工作。目路原理圖八V&OTOHCl W OH bOECZFOL麗|)1E 段 MS：W* Ef.v.日.CFB；.CFEt*VTs

14、川，tfll-MMVFt* V七、產(chǎn)品制作及調(diào)試1、采集各種元器件的參數(shù)資料，先畫(huà)出電路圖，通過(guò)仿真軟件 protues 對(duì) 電路進(jìn)行仿真，測(cè)試電路的可行性。通過(guò)修改，確定最終的電路圖，先在紙上簡(jiǎn)易繪制出排版的布局圖。根據(jù)圖對(duì)電路板進(jìn)行布局，在考慮中盡可能減少飛線的數(shù)量。2、安裝焊接在電子產(chǎn)品開(kāi)始裝配和焊接以前，除了事先做好對(duì)于全部元器件的測(cè)試篩選以外，還要進(jìn)行兩項(xiàng)準(zhǔn)備工作：檢查元器件的引腳的可焊性；根據(jù) 元 器件的安裝方式對(duì)其引腳進(jìn)行調(diào)整，使之符合在電路板上的安裝孔位。1）電路板的檢查：電路板的檢查：萬(wàn)用板檢查過(guò)孔質(zhì)量（我們選用萬(wàn)用板）2）元器件的檢查：品種、規(guī)格、外形封裝是否與圖紙相符、元

15、器件的引線有否氧化銹蝕。3）焊接焊接前首先檢查元件安裝是否正確，正確后才開(kāi)始焊接。焊接時(shí)，電阻、電容先焊一個(gè)腳、 IC 芯片先焊對(duì)角兩點(diǎn)作為定位。調(diào)整后進(jìn)行全部焊接。其順序先焊小型元件, 后焊晶體管、集成塊， 最后焊接較大體積和較重的元件。4）焊接后處理：剪去多余導(dǎo)線； 檢查有否虛焊、漏焊；清潔電路板，防止活動(dòng)焊錫遺留導(dǎo)致電路短路。5）焊點(diǎn)質(zhì)量及檢查焊點(diǎn)質(zhì)量要求應(yīng)包括電氣接觸良好、機(jī)械結(jié)合牢固和光潔整齊美觀三方面 保證焊點(diǎn)質(zhì)量最關(guān)鍵的一點(diǎn)就是必須避免虛焊。產(chǎn)品測(cè)試：步驟：1、接上電源，其中芯片icl7107的第26管腳接負(fù)電源。2、用萬(wàn)用表測(cè)量基準(zhǔn)電壓，并改變電位器的阻值，使基準(zhǔn)電壓盡量接近

16、IV。3、 用手去觸摸傳感器，觀察數(shù)碼管的 示數(shù)，如果示數(shù)有變化，而且是合理地變 化, 則感溫正常，否則，如果示數(shù)不變，調(diào)試失敗。4、用萬(wàn)用表測(cè)量傳感器的輸出端，并改變傳感器周?chē)臏囟?，記錄?shù)碼管顯示 的數(shù)字和輸出端的電壓。5、從室溫開(kāi)始測(cè)量，到37度期間每改變一度記錄相應(yīng)的輸出電壓，超過(guò)37度 后每隔3度測(cè)試一次，并記錄相應(yīng)的輸出電壓。八、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)處理基準(zhǔn)電壓V=1.00V溫度/C傳感器輸出電壓/V溫度/C傳感器輸出電壓/V240.242330.332250.252340.342260.262350.352270.272360.363280.282370.373290.292400.4

17、03300.302450.453310.312500.503320.322九、結(jié)論（設(shè)計(jì)分析）采用LM35 A/D轉(zhuǎn)換器、譯碼器和數(shù)碼管。通過(guò)溫度傳感器 LM35采集到溫 度信號(hào)，經(jīng)過(guò)整形電路送到 A/D 轉(zhuǎn)換器，然后通過(guò)譯碼器驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示溫 度 。 在這次設(shè)計(jì)當(dāng)中，初步了解了 AM換器的工作原理以及數(shù)碼管的連接方法。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，信號(hào)采集電路比較重要，要對(duì)電路中各個(gè)元件數(shù)值進(jìn)行精確的計(jì)算，防止電路輸出變化太大，對(duì)測(cè)量不利。十、心得與體會(huì)數(shù)電課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí) , 發(fā)現(xiàn) , 提出 , 分析和解決實(shí)際問(wèn) TOC o 1-5 h z 題 , 鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié) , 是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程. 從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，可以說(shuō)是十分復(fù)雜又枯燥的，但是從中卻學(xué)到很多的東西，不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，還學(xué)到了很多在書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。經(jīng)過(guò)將近二周的課程設(shè)計(jì)，終于完成了我們組的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)，雖然沒(méi)有完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但從心底里說(shuō)，還是高興的，畢竟這次設(shè)計(jì)把實(shí)物 都做了出來(lái)，高