温度计课程设计报告.docx
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温度计课程设计报告
《位数字显示温度计》
设计报告
设计时间：
20111220
班级：
姓名：
报告页数：
17页
课程设计报告
设计题目位数字显示温度计
学院信息工程专业
学号姓名
（合作者：
）
成绩评定_______
教师签名_______
课程设计报告
一、设计任务与要求
二、设计方案及比较（设计可行性分析）
三、系统设计总体思路
四、系统原理框图及工作原理分析
五、系统电路设计及参数计算，主要元器件介绍及选择以及数据指标的测量
六、画出电路原理图及PCB图
七、产品制作及调试
八、实验结果和数据处理
九、结论（设计分析）
一十、问题与讨论
摘要：
温度是日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域最常遇到的一个物理量。
测量温度的基本方法是使用温度计直接读取温度。
最常见到的测量温度的工具是各种各样的温度计，例如，水银玻璃温度计，酒精温度计，热电偶或热电阻温度计等。
它们常常以刻度的形式表示温度的高低，人们必须通过读取刻度值的多少来测量温度。
本次我们设计的数字显示温度计可以直接测量温度，得到温度的数字值，既简单方便，又直观准确。
一、设计任务与要求
（一）设计任务：
采用温度传感器LM35，位A/D转换器、数码或液晶显示器设计一个日常温度数字温度计。
产品指标及技术要求：
①温度显示范围：
0℃~50℃；
②数字显示分辨率：
0.1℃；
③精度误差≤0.5℃；
④电路工作电源可在5~9V范围内工作.
参考芯片:
3位半A/D转换器：
CC7106/CC7107、CC7126/CC7127温度传感器：
LM35LCD显示器：
数码显示管:
共阳或共阴极
（二）实验测试要求
1．测温度传感器输出曲线，即V/℃曲线；
2．调整电路的参数以及参考电压；
3．用示波器测量A/D转换器的BP、POL管脚波形及输出驱动波形；
4．记录Vin与显示的数值关系；
二、方案论证与比较
电路的组成：
LM35温度传感器、芯片ICL7107、数码管和其他元件组成的电路。
选择理由：
原理简单，节约成本
1、LM35温度传感器的选择
感测温度的產品有多种类型，依特性可概分为膨胀变化型、颜色变化型、电阻变化型、电流变化型、电压变化型、频率变化型…等，常用的有热敏电阻、热电偶、热电阻、双金属片传感器、集成温度传感器。
集成温度传感器是将传感器、信号处理电路集成一体，因而极大地提高了它得性能。
它具有测温精度高、线性优良、体积小、稳定性好、输出信号大、热容量小等优点而广泛被应用。
集成温度传感器按输出形式可分为电压型和电流型。
常见的电压变化型的温度传感器有LM35、LM335，其不同点为LM35之输出电压是与摄氏温标呈线性关係，而LM335则是与凯氏温标呈线性关系。
由於摄氏温标较常使用，因此选用LM35
2、A/D转换器的选择
模／数转换电路的作用是将输入连续变化的模拟信号变换为。
与其成正比的数字量信号输出。
在进行模／数（即A／D）转换时，通常按取样、保持、量化、编码四个步骤进行。
较常见和使用较多、市面上易找的有双积分型A／D转换器。
双积分型A／D转换器的优点：
1换精度高，成本低；
2换精度与积分电阻，积分电容的精度无关。
③转换器精度与时钟频率的漂移无关；（表明其时钟振荡器不一定采用价格较贵的石英晶体，使用普通的R、C已满足要求）
3干扰能力强；
4外围电路简单。
故在此选用ICL7107芯片
三、系统设计总体思路
温度采集AD转换数码管驱动温度显示
温度传感器将感受到外界的温度经传感器内部电路处理后输出一个与外界摄氏温度成线性比例的电压信号。
此信号差动输入到A/D转换器，A/D转换器的双积分器输出信号通过控制逻辑电路向数据锁存器发出一个锁存信号，锁存器将计数器的数据锁存并经译码驱动电路，驱动显示器工作，显示感应的温度数值。
四、系统原理框图及工作原理分析
工作原理
通过温度传感器LM35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，LM35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。
五、系统电路设计及参数计算，主要元器件介绍及选择以及数据指标的测量
元件清单：
名称
参数
数量（个）
芯片
Lm35
1
IcL7107
1
共阳极数码管
4
电阻
15KΩ
1
510Ω
23
100KΩ
1
1M
1
47KΩ
1
电容
100pf
0.1uf
0．01uf
0.047uf
0.22uf
1
3
1
可调电阻
4k
1
跳针
—
1
电源连接器
—
2
芯片介绍：
（1）传感器LM35
LM35其输出电压与摄氏温标呈线性关系，转换公式如下，0°C时输出为0V，每升高1°C，输出电压增加10mV。
（1）
LM35有多种不同封装型式，外观如图1所示。
在常温下，LM35不需要额外的校准处理即可达到±°1/4C的准确率。
其电源供应模式有单电源与正负双电源两种，其引脚如图2所示，正负双电源的供电模式可提供负温度的量测；两种接法的静默电流-温度关係如图3所示，单电源模式在25°C下静默电流约50μA，非常省电。
图1：
LM35封装及引脚排列
图2：
LM35接线图
（2）ICL7107转化器原理图如下：
ICL7107是集A/D转换和译码器为一体的芯片，而且这芯片能够驱动三个数码管工作而不需要更多的译码器，这给我们连接电路或者分析电路提供了一定的方便。
ICL7107芯片的管脚比较多，每一个管脚所代表的功能也各不相同，能够组成各种电路，比如说有积分电路。
这要求我们在接电路时要小心，不能出现错误。
（3）共阳数码管
参数计算：
.
1积分电阻R：
可由公式R=V/4uA求得，R=2V/4uA=500k欧
2、积分电容：
一般选在0.1—0.22uF
3、自动稳零电容C（AZ）：
当V（FS）=2V时，采用0.047uF
4、参考电容C（REF）:
一般选在0.1uF
5、震荡电阻R、震荡电容C：
这里R=47K、C=100Pf
A/D转换器
模／数转换电路的作用是将输入连续变化的模拟信号变换为与其成正比的数字量信号输出。
在进行模／数（即A／D）转换时，通常按取样、保持、量化、编码
四个步骤进行。
较常见和使用较多、市面上易找的有双积分型A／D转换器。
双积分型A／D转换器的优点：
①转换精度高，成本低；
②转换精度与积分电阻，积分电容的精度无关。
③转换器精度与时钟频率的漂移无关；（表明其时钟振荡器不一定采用价格较贵的石英晶体，使用普通的R、C已满足要求）
④抗干扰能力强；
⑤外围电路简单。
影响精度的因素：
①积分电容CINT和自动稳零电容CAz的介质损耗小聚丙乙烯电容，（电容的类型较重要）
②A/D转换的基准电源的变化直接影响转换精度（芯片内部的基准电压源一般受温度的影响较大，当精度要求较高时，应采用外接基准电压源）
根据设计任务，选用3.5位双积分型A／D转换器.
3.5位双积分型A／D转换器具有大规模集成的优点，其内部包含有模拟电路，数字电路和控制逻辑电路。
它只需要小量外围R、C元件就可完成A/D转换的工作。
六、电路原理图
七、产品制作及调试
1、采集各种元器件的参数资料，先画出电路图，通过仿真软件protues对电路进行仿真，测试电路的可行性。
通过修改，确定最终的电路图，先在纸上简易绘制出排版的布局图。
根据图对电路板进行布局，在考虑中尽可能减少飞线的数量。
2、安装焊接
在电子产品开始装配和焊接以前，除了事先做好对于全部元器件的测试筛选以外，还要进行两项准备工作：
①检查元器件的引脚的可焊性；②根据元器件的安装方式对其引脚进行调整，使之符合在电路板上的安装孔位。
（1）电路板的检查：
电路板的检查：
万用板检查过孔质量（我们选用万用板）
（2）元器件的检查：
品种、规格、外形封装是否与图纸相符、元器件的引线有否氧化锈蚀。
（3）焊接
焊接前首先检查元件安装是否正确，正确后才开始焊接。
焊接时，电阻、电容先焊一个脚、IC芯片先焊对角两点作为定位。
调整后进行全部焊接。
其顺序先焊小型元件,后焊晶体管、集成块，最后焊接较大体积和较重的元件。
（4）焊接后处理：
①剪去多余导线；②检查有否虚焊、漏焊；
清洁电路板，防止活动焊锡遗留导致电路短路。
（5）焊点质量及检查
焊点质量要求应包括电气接触良好、机械结合牢固和光洁整齐美观三方面。
保证焊点质量最关键的一点就是必须避免虚焊。
产品测试：
步骤：
1、接上电源，其中芯片icl7107的第26管脚接负电源。
2、用万用表测量基准电压，并改变电位器的阻值，使基准电压尽量接近1V。
3、用手去触摸传感器，观察数码管的示数，如果示数有变化，而且是合理地变化，则感温正常，否则，如果示数不变，调试失败。
4、用万用表测量传感器的输出端，并改变传感器周围的温度，记录数码管显示的数字和输出端的电压。
5、从室温开始测量，到37度期间每改变一度记录相应的输出电压，超过37度后每隔3度测试一次，并记录相应的输出电压。
八、实验结果和数据处理
基准电压V=1.00V
温度/℃
传感器输出电压/V
温度/℃
传感器输出电压/V
24
0.242
33
0.332
25
0.252
34
0.342
26
0.262
35
0.352
27
0.272
36
0.363
28
0.282
37
0.373
29
0.292
40
0.403
30
0.302
45
0.453
31
0.312
50
0.503
32
0.322
九、结论（设计分析）
采用LM35、A/D转换器、译码器和数码管。
通过温度传感器LM35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。
在这次设计当中，初步了解了AD转换器的工作原理以及数码管的连接方法。
在这个设计中，信号采集电路比较重要，要对电路中各个元件数值进行精确的计算，防止电路输出变化太大，对测量不利。
十、心得与体会
数电课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.从选题到定稿，从理论到实践，可以说是十分复杂又枯燥的，但是从中却学到很多的东西，不仅可以巩固了以前所学过的知识，还学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
经过将近二周的课程设计，终于完成了我们组的数字温度计的设计，虽然没有完全达到设计要求，但从心底里说，还是高兴的，毕竟这次设计把实物都做了出来，高兴之余不得不深思呀！
在本次设计的过程中，我发现很多的问题，首先我们要根据设计方案画出原理图，通过仿真软件protues对电路进行仿真，测试电路的可行性，接着还要对电路板进行排版，这就要求我们要画出布局草图，然后再根据布局图，在电路板上把元器件焊好，要求我们掌握熟悉的安装焊接技术。
有好多的东西，只有我们去试着做了，才能真正的掌握，只学习理论有些东西是很难理解的，更谈不上掌握。
从这次的课程设计中，我真真正正的意识到，在以后的学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，我想这就是我在这次课程设计中的最大收获。
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