数字温度计课程设计

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1、 课课课课程程程程设设设设计计计计说说说说明明明明书书书书（论论论论文文文文） 课程名称： 课程设计课程设计 设计题目： 数字温度计的设计 院 系： 电子与信息工程学院 班 级： 设 计 者： 学 号： 指导教师： 设计时间： 姓 名： 院 （系） ： 专 业： 班 号： 任务起至日期： 2011 年 4 月 15 日至 2011 年 6 月 5 日 课程设计题目： 数字温度计的设计 已知技术参数和设计要求： 根据给定主要功能要求和主要元器件，设计一个完整的数字温度计。 (1) 自制稳压电源 (2) 被测温度的范围在 0 至 200 C (3) 用 4 位数码管显示温度值 工作量： 1. 查找

2、资料 2. 设计论证方案 3. 具体各个电路选择、元器件选择和数值计算 4. 具体说明各部分电路图的工作原理 5. 绘制电路原理图 6. 绘制印刷电路图 7. 元器件列表 8. 编写调试操作 9. 打印论文 一、任务技术指标一、任务技术指标 主要内容： 设计一个数字温度计，测量范围：0200 OC。温度的实时 LED 数字显示。测量温度信号为模拟量。 基本要求： 1.画出数字温度计的结构框图。 2.画出系统原理图、印制版图与仿真图。 3.计算所需器件数值，列写元器件清单 4.进行调试操作 5.按要求完成课程设计报告，打印报告 二、总体设计思想二、总体设计思想 1.1.基本原理基本原理 温度的测

3、量，在工业生产的过程和科研工作中都非常重要。 数字式温度测量的特点是采用数码管直接显示出被测温度值， 这种数字显示不仅直观， 测量精度高而且便于进行自动控制。 所以， 数字温度计获得了广泛的应用。 （一）电路的功能和组成 数字温度计应具有下列基本功能： 1.能把温度测量转换为成比例的模拟电信号 （电流或电压等） 。 2.把模拟电信号变换成数字信号。 3.最后通过数字电路（译码和显示）直接指示出温度值。 （二）为了实现上述功能，可以有多种不同的方法，设计时应 根据不同的设计要求和具体情况进行选择。 1.温度变换电路 目前广泛使用的温度传感器主要包括热电偶、热敏电阻、测温 铂电阻、集成电路(IC)

4、温度传感器、晶体管温度传感器等几种类型 的传感器，这几类传感器又各有优缺点： 热电偶的灵敏度较低，但它能在很宽的温度范围内使用； 热敏电阻的工作温度范围较窄，但灵敏度高，有利于检测 微小温差，但由于其输出的特性量是非线性的，在检测时要首先经 过线性化变换，使用不方便； 廉价集成电路(IC)温度传感器的性能离散度较大，必须经 过校准后才可用于高精度测量； 测温铂电阻温度系数的离散度很小，精确度较高，灵敏度 也较好，特别适用于 1 000以下温度的测量，但价格比较贵； 晶体管温度传感器则是利用半导体材料 PN 结电流电压特 性和温度的相关性进行测温，它的最大优点是输出线性度好，测温 精度也比较高，

5、而且价格便宜，是比较有前途的一类温度传感器。 基于以上考虑， 本文介绍的电路就采用 PNP 三极管作为温度传 感器。 2.放大电路 在该测量系统中，传感器的输出是放大器的信号源，然而改传 感器的等效电阻不是常量。根据电压放大倍数的表达式： u is i us A RR R A 可知，放大器的放大能力将随信号大小而变。为了保证放大器对不 同幅值信号具有稳定的放大倍数，就必须使得放大器的输入电阻 RiRs，Ri 愈大，因信号源内阻变化而引起的放大误差就愈小。 此外，放大器应具有较强的抑制共模信号的能力。 3.A/D 转换电路 （1）A/D 转换器的分类 常用的 A/D 转换器有双积分型、逐次比较型

6、、并行比较型等。 不同类型的 ADC 转换器在性能指标上也有很大差异。 类型 并行比较型 逐次比较型 积分型 主要特点 超高速 速度、精度、价格 等综合性价比高 高精度、低成本 高抗干扰能力 输出二进制数的位数 610 816 1216 转换时间/ms 几十 几十几百 几十几百 主要用途 超高速视频处理 数据采集工业控制 数字仪表 （2）A/D 转换器的选用依据 A/D 转换器用于什么系统、输出的数据位数、系统的精度、 线性。 输入的模拟信号类型，包括模拟输入信号范围、信号的驱动 能力、信号的变化快慢。对 A/D 转换器的转换时间、取样速率的要 求等。 后续电路对 A/D 转换器输出数字逻辑电平的要求、 驱动电路 等。 成本及芯片来源等因素。 4.译码显示电路 为了节省资源， 使用 LED 的动态显示方式。 由于刷新速率较高， 以及人眼的视觉暂留效应，我们看到的是四个 LED 同时点亮，稳定 显示没有