模电课程设计报告(简易数字温度计)

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1、 课 程 设 计 说 明 书课 程 设 计 说 明 书 课程名称： 模拟电子技术课程设计模拟电子技术课程设计 题 目： 数字温度计 学生姓名： 专 业： 班 级： 学 号： 指导教师： 日 期： 年 月 日 数字温度计 一、设计任务与要求 1.测量范围 0120 度。 2.测量精度0.5 度。 3.位 LED 数码管显示。 4.温度超过 40 度报警。 二、方案设计与论证 图 1.系统大致框图 根据总体设计模块图，总共可以分为五个模块。对相应的模块进行相应的电路 设计，找出相应的元器件，最后组成一个完整的数字温度计。 (1)温度产生模块 温度传感器就是能将温度信号反映到电信号上去， 可以用热敏

2、电阻及一些热传感 器来实现，由于热敏电阻的阻值与温度不成线性关系，所以这里主要是用温度传 感器将温度信号线性地反映到电压上来实现温度取样，测量温度信号为模拟量。 (2)数模转换及分析 此模块可以由三极管放大或是用集成运算放大器将取样的温度信号放大， 然后用 利用 A/D 转换器进行转换。A/D 转换主要的任务是对模拟电信号进行分析，将其 信号转换成数字信号。 (3)显示模块 显示电路可以用各种类型的七段 LED 显示。这里根据要求，选了 4 位 LED 数码管 报警模块 数模转换 模块 显示模块 （数码管） 温度产生 模块 电压比较 模块 显示。 (4)电压比较模块 此模块，可以选用一些电压比

3、较器进行搭建电路。 (5)报警模块 此模块可以选用一些 LED 灯、蜂鸣器灯等实现温度超标时的报警电路。 温度传感模块，可以由 LM35 温度传感器产生温度信号。报警模块，当温度超 过设定值报警，可以利用电压比较电路实现，采用 LM324。报警电路的实现,则 采用发光二极管与蜂鸣器组成报警电路。至于数模转换模块，要求 4 位数码管进 行显示，根据常用的 AD 转换器几种类型的基本原理及特点：积分型、逐次逼近 型、并行比较型/串并行型、-调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型， 以及设计要求，有以下 3 种方案： 方案一： 用一个热敏电阻,通过热敏电阻把温度转化为电压,再得到每一度热敏电阻的 电

4、压变化值,用 LM324 运放做成乘法器,使电压乘以一个比例系数,使一度的变化 得到一个整数变化的电压值,然后送入 MC14433A/D 转换器进行数模转换和数字 显示。 方案二： 采用温度传感器对温度进行采集，采集的电压经过放大电路将信号放大，然后 经过 3.5 位 A/D 转换器转换成数字信号，在进行模拟/数字信号转换的同时, 还 可直接驱动 LED 显示器,将温度显示出来。 方案三： 采用 TC7107 进行模数转换。通过温度传感器 LM35 采集到温度信号，通过使 用 TC7107 集 A/D 转换和译码器于一体的功能，直接驱动数码管，省去译码器的 接线。再通过 LM324 等组成的报

5、警电路来达到超温报警的效果。 根据电路的简易性与可实行性(比如电路线路多而繁杂，MC14433 等芯片在 元件库中缺少等)，选用方案三。 三、单元电路设计与参数计算 温度传感电路 图 LM35 是一种广泛使用的温度传感 器，它采用内部补偿，输出可以从 0 开始。常温下，不需要额外的校准处 理即可达到 1/4的准确率，工作 范围-55 to +150。电源供应模式 有单电源与正负双电源两种。 转换与数码管显示 图 是 3 位半的 ADC 转换芯片,使用每段 8ma 的电流直接驱动共阳 极发光二极管显示屏，可以大大降低线性误差，使其小于 1 个计数。翻转误差 等幅值与极性相反的漏电流输入信号读数之

6、间的差值小于正负 1 个计数。 高阻 抗差分输入可提供 1pA 的漏电流。 差分参考输入允许进行电阻比例测量或桥式传 感器测量。自动调零周期确保了输入电压为零时显示屏读数也为零。传统的双积 分型转换器测量周期分为两个阶段：输入信号积分参考电压积分（反积分） 。 在固定时间周期（TSI）内对正在转换的输入信号进行积分。通过计数时钟脉冲 信号来测量时间。 然后对负极参考电压常数进行积分， 直到积分器输出电压回零。 参考积分时间与输入信号（TRI）成正比。 基本双积分型转换器：在简单的双积分型转换器中，一个完整的转换需要积 分器完成一个从“上升”到“下降”的输出过程。这个简单的算术公式是输入信 号、参考电压和积分时间的函数。 其中： VR = 参考电压 TSI = 信号积分时间（固定） TRI = 参考电压积分时间（可变） 。 如果VIN 为常数： SI RI RIN T T VV 报警电路 该模块电路利用了发光二