電子技術(shù)課程設(shè)計報告 簡易數(shù)字溫度計的設(shè)計

1、 電子技術(shù)課程設(shè)計報告設(shè)計課題：簡易數(shù)字溫度計的設(shè)計題目：簡易數(shù)字溫度計的設(shè)計一、設(shè)計任務(wù)與要求設(shè)計任務(wù)：設(shè)計出一個簡易的數(shù)字溫度計，用來測量0-100度之間的溫度，使其度數(shù)顯示在數(shù)字顯示器上。設(shè)計要求：1、制作出一個數(shù)字溫度計。2、畫出整體電路圖，寫出課程設(shè)計報告。3、同組同學(xué)的的設(shè)計不能雷同。4、電路圖中的圖形必須本人親自繪制。5、每個同學(xué)必須有實物，并基本能工作。二、方案設(shè)計與論證方案一：本方案采用AD590單片集成兩段式敢問電流源溫度傳感器對溫度進(jìn)行采集，采集的電壓經(jīng)過放大電路將信號放大，然后經(jīng)過3.5位A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，在進(jìn)行模擬/數(shù)字信號轉(zhuǎn)換的同時，還可直接驅(qū)動LED顯示

2、器，將溫度顯示出來。系統(tǒng)方框圖如下：系統(tǒng)方案框圖方案二：使用數(shù)字傳感器采集溫度信號，然后將被測溫度變化的電壓或電流采集過來放大適當(dāng)?shù)谋稊?shù)，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字進(jìn)行編碼，然后再經(jīng)過譯碼器通過七段數(shù)字顯示器將被測溫度顯示出來。系統(tǒng)方案框圖方案三：使用溫度頻率轉(zhuǎn)變電路，根據(jù)溫度與頻率的線性關(guān)系先將溫度轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率，將轉(zhuǎn)換的頻率輸入頻率計中，頻率計電路中通過放大整形電路、主門電路、計數(shù)器、鎖存器、七段譯碼輸出，在七段顯示器中將頻率顯示出來，顯示的頻率即為對應(yīng)的溫度值。溫度轉(zhuǎn)換為頻率電*路溫度轉(zhuǎn)換為頻率電*路方案的分析和比較方案一中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ICL7107集A/D轉(zhuǎn)換和譯碼器于一體，可以直接

3、驅(qū)動數(shù)碼管，不僅省去了譯碼器的接線，使電路精簡了不少，而且成本也不是很高。ICL7107只需要很少的外部元件就可以精確測量0到200mv電壓，AD590可以將溫度線性轉(zhuǎn)換成電壓輸出。而方案二經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后，需要先經(jīng)過編碼器再經(jīng)過譯碼器才能將數(shù)字顯示出來。方案三只經(jīng)過溫度頻率轉(zhuǎn)換就可把溫度用相應(yīng)的頻率顯示出來，成本較低，可操作性較強。比較上述三個方案，方案三明顯優(yōu)越于前兩個方案，它用熱敏電阻采集溫度信號，用NE555將溫度轉(zhuǎn)化為頻率輸入頻率計中，用CD40110驅(qū)動數(shù)碼管直接實現(xiàn)數(shù)字信號的顯示，實現(xiàn)數(shù)字溫度計的設(shè)計；省去了另加編碼器和譯碼器的設(shè)計，所以線路更簡單、直觀；即采用方案三.三、單元電

4、路設(shè)計與參數(shù)計算通過熱敏電阻對溫度進(jìn)行采集，通過溫度與頻率近乎線性關(guān)系，以此來確定輸出頻率與其對應(yīng)的溫度，不同的溫度對應(yīng)不同的頻率值，故我們可以通過頻率值的改變來判斷溫度值，再由數(shù)碼管表示出來。四、總原理圖及元器件清單1總原理圖DMLDS2tDPr-iEtsDFi佇qu=j一-GC花二產(chǎn)-|=a-2-j-w-ZaXD-=.：.j-13CC6!3FMCT售二J13iLuaiI11LuTLZ0LKE.37一4liF-1r口1Liu1s325lKttETJBJs-一fl二ZCS7Lu.-ZIUU-lwOTO2nJtQ,%o譯石馬顯示電路r1L22,元件清單序號編號名稱型號數(shù)量1DS1、DS2日二顯示

5、器DCD_HEX_RED/GREEN22Q1、Q2譯碼驅(qū)動器CD4011023U1、U2、U3與非門74LS0014U4、U6多諧振蕩器NE55525U5計數(shù)器CD401716R1R7電阻77RQ熱敏電阻18C1C7電容79D1、D2二極管1N4148210D3發(fā)光二極管111RP可變電阻10K1五、安裝與調(diào)試軟硬件結(jié)合測試步驟和結(jié)：按所設(shè)計電路，在Multisim中分模塊進(jìn)行仿真測試。.溫度轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率電路測試在常溫下，熱敏電阻所感受的溫度轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率，用頻率計測出此時的頻率即為該溫度值。測試電路如下所示：-T1uFC測試電路如下所示：-T1uFC0-T10nF溫度轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率電路測試在頻率計中觀

6、察到頻率計顯示的頻率為28.746HZ，即此時的溫度值約為28.746度。該溫度值在所估計的誤差范圍內(nèi)。.放大整形電路的測試把被測信號放大然后整形為與其同頻率的方波。電路輸入正弦波頻率為10HZ，振幅為1V,仿真結(jié)果如圖所示VCC212-44-47uFQ2l00uF1074LS00D11R1050入D234915N2221A,R815R9_1_C51-T100uF,0_L74LS00DXSC1放大整形電路測試電路放大整形電路測試波形.震蕩電路測試震蕩電路輸出周期為1.279秒，高電平脈沖為0.68毫秒的方波.六、性能測試與分析將該電路的硬件進(jìn)行測試得，在數(shù)碼管中顯示的數(shù)值為30，即測得的溫度值

7、為30度。此實驗的相對誤差為：30此實驗的相對誤差為：3028.74630 x100%=4.18%誤差分析：此實驗出先的誤差主要的因為:(1)熱敏電阻對溫度的靈敏度不是理想的，不能精確的反映溫度的大小;(2)計算出的參數(shù)有一定的誤差；(3)元器件的數(shù)值與理想值存在著一定的偏差；(4)受到外界因素的影響，引起溫度值的變化.七、結(jié)論與心得此次設(shè)計我得到的最終結(jié)論如下：數(shù)字溫度計的設(shè)計可以通過把溫度轉(zhuǎn)換成頻率，頻率信號通過放大整形后，可以測出其頻率，數(shù)碼管顯示其頻率。本實驗還有很多不足的地方：只能較為粗劣的測出溫度值，不能精確的測出溫度，溫度有一定的限度。通過此次設(shè)計，我們進(jìn)一步加深了對數(shù)字電路知識

8、的認(rèn)識與理解，掌握了數(shù)字率計的設(shè)計、組裝與調(diào)試方法。更加熟練的運用仿真軟件，并學(xué)習(xí)了運用軟件測試、調(diào)試、改進(jìn)電路。培養(yǎng)了獨立思考、分析、解決問題的能力，并培養(yǎng)了我們的動手能力。從實驗審題、原理的認(rèn)識、器件參數(shù)的計算、誤差的分析、電路的焊接等一系列的工作都是建立在獨立查詢資料的基礎(chǔ)之上的。讓我從從中學(xué)到了很多，不僅是對該電路的認(rèn)識，更是培養(yǎng)了自己獨立思考問題解決問題的能力，加深了對數(shù)電、模電知識的理解，鞏固了學(xué)到的知識，有助于自己今后的學(xué)習(xí)?？傊?，在這次的課程設(shè)計過程中，我收獲了很多，即為我的以后學(xué)習(xí)設(shè)計有很大的幫助，也為將來的人生之路做好了一個很好的鋪墊。最后，我要感謝楊老師的指導(dǎo)，在楊老師的指導(dǎo)和改正下,讓我及時發(fā)現(xiàn)了我所設(shè)計的不足之處,完善了我的電路設(shè)計.衷心的謝謝楊老師八、參考文獻(xiàn).謝自美.電子線路設(shè)計實驗測試.M武漢：華中理工大學(xué)出版社，2000年.閻石.數(shù)