3位半数字显示温度计上交版详细分解.doc

《3位半数字显示温度计》 设计报告 设计时间： 2013.12.15——2013.12.27 班 级： 应电（2）班 姓 名： 邓泽培 报告页数： 25 广东工业大学课程设计报告 设计题目 三位半数字显示温度计 学院 信息工程学院 专业 应用电子技术 班级 2班 学号 3112002532 姓名 邓泽培(合作者：黄景涛 ) 成绩评定_______ 教师签名_______ 设计任务与要求： 设计任务：采用采用温度传感器LM35，3位半A/D转换器、数字显示器设计一个日常温度数字温度计。 设计要求： 1、产品设计要求： 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. 2、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、设计方案与比较 方案一：基于单片机的数字温度计设计。 器件：单片机。18B20，LED数码管，电阻，晶振，电容。温度高低限可自由设定读出温度后实时显示温度 三、系统设计总体思路 系统主体设计原理图： 查找资料得：ICL7107是高性能、低功耗的三位半A/D转换电路，包含七段译码器、显示驱动器、参考源和时钟系统，可以直接驱动LED数码管，是一块应用非常广泛的集成电路。而LM35具有很高的工作精度和较宽的线性工作范围，且该器件输出电压与摄氏温度成比例。此外，LM35无需外部校准或微调，就可以提供正负0.25摄氏度的常用室温精度。 根据这两种主要部件的参数及 构造，我们决定采用通过温度传感器LM35采集温度信号，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。其中ICL7107集A/D转换器与译码器于一体，可以直接驱动数码管，省去了译码器的接线。因为ICL7107可以借助少量外部元件达到精确测量0到200mv的电压，而LM35本身可以直接将温度线性转换成电压输出，由此可以用ICL7107驱动数码管实现信号的显示。 电路主要原理 通过LM35对温度进行采集，有温度与电压近乎线性的关系，以此来确定输出电压和相应的电流，不同的温度对应不同的电压值，因此我们可以通过电压电流值经过放大进入到A/D转换器和译码器，亦即ICL7107芯片，最后驱动数码管显示数字温度。 原理框图： 原理分析：首先是温度的采集，此过程由温度传感器LM35完成。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，在通过译码器进行对数码管的驱动。具体如下： （1）、LM35具有很高的工作精度和较宽的线性工作范围，该器件输出电压与摄氏温度线性成比例。这个特点比较符合我们日常的温度读数习惯，其精度在我们测试的时候已经得到很好的验证，直接用电烙铁在其周围加热会有很好的系数显示出来，因此也方便了我们的实验数据的测量。所以，从使用者的习惯以及测量者的方便性来看，LM35比用开尔文标准的线性温度传感器相比更有优越性。而且，LM35无需进行外部的校准与微调，方便实用，更是兼有很高的精度，当然它也是所买器件中是最贵的。 LM35具体的工作特点有如下几点： 工作电压：直流4~30V 工作电流：小于133uA 输出电压：+6V~-1.0V 输出阻抗：1mA负载时0.1欧 精度：0.5摄氏度精度（在+25摄氏度时）； 漏泄电流：小于60uA 比例因数：线性+10.0mV/摄氏度 非线性值：正负四分之一摄氏度； 校准方式：直接用摄氏温度校准； 封装：密封TO-46晶体管封装或塑料TO-92晶体管封装； 使用温度范围：-55~+150摄氏度额定范围 传感器电路采用核心部件是LM35AH，供电电压为直流15V时，工作电流为120mA，功耗极低，在全温度范围工作时，电流变化很小。电压输出采用差动信号方式，由2、3引脚直接输出，电阻R为18K普通电阻，D1、D2为IN4148。传感器电路原理如图2.1. 采样值的准确量化是温控电路正常工作的关键，这里采用以下换算办法来进行量化。 设经过信号调理后的电压为Ui，则-10V=Ui=10V 已知-10V对应的温度为-55摄氏度，10V对应的温度为125摄氏度，已求得比例因数Kt=0.111V/摄氏度。 Ui=-10V+温度为0摄氏度时，△T=55℃（即相当于-55℃的变化量） Ui转换为数字量后，每个数字量对应电压值为4.883mV，（由12位AD，满量程20V可得），用Ks表示。可求得数字量变化与温度变化的对应关系：Kt/Ks=（0.111V/