[精品论文]模拟电子技术课程设计-数字温度计.doc

茂 名 学 院 课程设计说明书 课程名称： 模拟电子技术 题 目： 数字温度计 学生姓名： 专 业： 电子信息工程 班 级： 学 号： 指导教师： 日 期： 2008 年 06 月 23 日 茂 名 学 院 课 程 设 计 任 务 书 设计题目 数字温度计 主要内容及要求 温度计是工农业生产及科学研究中最常用的测量仪表。本课题要求用中小规模集成芯片设计并制作一数字式温度计，即用数字显示被测温度。具体要求如下： 1）测量范围0～200度。 2）测量精度0.1度。 3）4位LED数码管显示。 4）温度超过40度报警。 进度安排 1．2008年6月13日，老师给出选题内容，课程设计的相关要求，指导时间及任务完成期限等。 2．2008年6月14日～2008年6月17日， 通过网上有哪些信誉好的足球投注网站和图书馆查找参考文献，构造整个设计思路。 3．2008年6月18日2008年6月24日，选择适当的芯片组合电路，构造电路图，并在EWB上仿真。并进行课程设计的答辩。 4．2008年6月25日～2008年6月26日根据电路图及其的原理整理写出设计方案。 5．2008年6月27日设计方案的排版，修正，改进，按要求打印方案。 总评成绩 指导教师 学生签名 数字温度计 一、设计任务与要求 1、设计要求 温度计是工农业生产及科学研究中最常用的测量仪表。本课题要求用中小规模集成芯片设计并制作一数字式温度计，即用数字显示被测温度。具体要求如下： 1）测量范围0～200度。 2）测量精度0.1度。 3）4位LED数码管显示。 2、原理框图 ? ? ? ? 3、主要参考元器件 硅热敏晶体管，LM324，CC7107，电阻及电容若干。 4、扩展 温度超过40度报警。 二、方案设计与论证 由设计和任务要求可知道，本设计实验主要分为四个部分，即传感器、放大系统、模数转换器以及显示部分。经过分析，传感器可以选择对温度比较敏感的器件，做好是在某参数与温度成线性关系，比如硅热敏晶体管、热敏电阻等；放大系统可以由集成运放组成：A/D转换器需要选择有LED驱动显示功能的，而可供选择的参考元件有CC7107，CC7117，MC14433等；显示部分用4位LED数码管显示。 方案一：用热敏电阻,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,然后送入进行数模转换和数字显示. 由于MC14433模数转换器的显示部分需要驱动器CD4511，基准电压又需要一个MC1403，也就是需要外接的电路和元件相对复杂和麻烦。而 3位双积分A/D转换器CC7107是CMOS大规模集成电路芯片，其片内已经集成了模拟电路部分和数字电路部分，所以只要外接少量元件就成了模拟电路和数字电路部分，所以只要外接少量元件就可实现A/D转换。因此选用方案二。 三、单元电路设计与参数计算 1．传感器部分 硅热敏晶体管，在温度发生变化时，热敏晶体管的b-e结正向的温度系数为-2mV/℃，即温度每升高1℃，b-e结电压降低2mv,利用这个特性可以测量温度。 设置电路图如图2所示，采用9V的电源供电，be间的电压全部反馈的输入到同相输入端，运放引入了电压负反馈，在理想运放的条件下，输出电阻为零，所以可以认为电路的输出Vo为恒压源。 2．放大系统 放大系统是把温度传感器输出的弱信号放大，将每一摄氏度对应的电压以整数输出，可以利用集成运放lm324组成一个同相比例放大电路，由于温度传感器输出的电压与温度的线性关系为-2mV/℃，即温度每升高1℃电压降低2mV,因此可以使得电压通过同相比例运算电路放大5倍，即1℃对应电压为10mV。电路如图3所示。 通用型低功耗集成四运放LM324内含4个独立的高增益、频率补偿的运算放大器，既可接单电源使用 (3～30 V)，也可接双电源使用(±1.5～±15 V)，驱动功耗低，可与TTL逻辑电路相容。m324引脚图 管脚图 3．A/D转换器 （1）调零电路 当硅热敏晶体管置于0摄氏度的温度下时由于B-E管压降可能使得A/D转换器 的数字显示不为零，因此要设计一个调零电路。 本实验设计了一个电桥电路，通过调节可变电阻可以使得电桥平衡，即输出为零。电路图如图5所示。 （2）模数转换部分（其中包括参考电压电路） 3位双积分A/D转换器CC7107的引脚图和管教图以及功能简介 3