ADExperimnt_Thermometer.doc

  1. 1、本文档共10页,可阅读全部内容。
  2. 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
  3. 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  4. 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
ADExperimnt_Thermometer

清华大学电子工程系 数模混合实验报告 数字温度计 班级 无84 学号 2008011146 姓名 吴文昊 实验日期 2010.7.21 交报告日期 2010.7.23 实验目的 提高解决实际问题的能力,电路系统的设计能力(模块化,EDA),电路系统的调试能力(系统调试)以及实验研究、表达能力(报告,结果数据处理分析,创新性见解和改进措施) 。 实验任务与要求 温度℃ -18 -8 5 16 25 33 46 55 66 80 电阻k( 82 38 19.8 12.9 8.5 6.1 3.7 2.5 1.73 1.14 1. 按照上表接入所列的电阻,电路应显示相应的温度值,温度范围不得小于20~50℃,误差不的大于±2℃ 2.按照上表接入所列的电阻,电路应显示相应的温度值,温度范围不得小于20~50℃,误差不的大于±1℃ 3. 按照上表接入所列的电阻,电路应显示相应的温度值,温度范围不得小于5~70℃,误差不的大于±1℃ 4.* 温度范围不得小于-10~+80℃,误差不的大于±1℃ ,电路应能显示一昼夜的最高温度与最低的温度值。 实验原理及电路图 基本的原理框图如下,需对电路进行模块化设计。 电阻电压转换、电压放大电路及线性补偿电路 首先依照实验要求中的温度-电阻表格绘制出温度-电阻曲线,结果如下 实际的热敏电阻的电阻-温度的实验关系应为指数函数的线性叠加,但这一函数难以利用简单的电路实现。通过观察以上曲线,发现这一电阻-温度关系可以用双曲函数近似。选取如下关系式 使用MATLAB的非线性拟合函数nlinfit进行拟合。对于实验要求中的5~55℃温度范围,使用双曲函数拟合的结果可以保证温度误差不大于±1℃。拟合所得的关系式为 考虑用实际电路实现上述关系式。采用以下负反馈运放电路模拟以上关系式 其中以第二个运放的输出端电压为模拟温度,滑动变阻器作为,则该电路的关系式为 作为表示温度的模拟量,电压范围的应在普通电路的工作电压范围之内。故选取实际温度的十分之一作为转换电压的目标值。的目标关系式变为 将上图中器件的参数,得到的实际关系式为 对上述关系式进行仿真,并与实验要求中的关系进行对比,结果如下图 可以发现,在高温段和低温段运放电路的计算结果与要求有较大的偏差(铝线为运放电路的计算结果,高温时偏小,低温时偏大),而在5~55℃范围内温度误差不大于±1℃。故对于高低温的情况,还需要设计线性校正电路。以上电路与线性补偿电路的整体原理图如下 该线性校正电路的原理是:当输入电压(接同向输入端)适中时,反相输入端两个支路上的二极管均不导通,中的电流几乎为零,故线性校正电路的输出(运放输出)等于输入电压;当输入电压较大时,二极管导通,中有从右向左流过的电流,从而使得运放的输出端电压高于输入电压;当输入电压较小时,二极管导通,中有从左向右流过的电流,从而使得运放的输出端电压小于输入电压。仿真时,高温补偿和低温补偿时,输出与输入的关系近似为 由于二极管的实际特性比较复杂,故在实验时还需对这一部分电路进行较大调整。 符号位提取电路及模数转换电路 由于前一级电路输出的模拟温度的电压存在负值,为统一进行数模转换并显示符号位,需对电压取绝对值并输出符号位,采用的电路如下 如图,除左上角以外的三个运放组成了绝对值和符号位输出的电路。当输入电压为正时,二极管截止,、中都没有电流流过,运放的输出端等于输入电压,而运放反向饱和,输出电压约为-10V,经运放比例放大后,得到近似5V的高电平;当输入电压为负时,二极管导通,运放处于线性工作区,输出电压为0,故运放的两个输入端电位也为0,、中有电流流过,运放的输出端等于输入电压的负值,而运放的输出电压经运放比例放大后,得到近似0V的低电平。 下面对绝对值电压进行模数转换。本题中使用了反馈计数型A/D转换器,其原理框图见于《电子线路基础》P494图9.2.10。在实现中,以两个74HC161计数器同步级联组成两位十进制计数器,由于74HC161的输出为恒定值,故将其视为电压源,接于权电阻网络上形成权电流,再经由运放电路构成D/A转换器,与输入的模拟电压比较后经电平转换、消抖后与时钟输入取与,反馈到计数器中。 显示刷新电路 采用了简单的555定时器生成占空比很大的矩形波作为刷新信号接于A/D转换器中计数器的复位端上。 电路的刷新周期为0.7s。 最高/最低温度记录与显示电路 最高温记录与显示电路如图,它由3个161计数器和三个85比较器组成。三个161计数使能已置为无效而作为锁存器使用,从上到下分别存储最高温度的符号位,十位和个位。当正数和正数比较时,最上面的85输出结果即个位

文档评论(0)

ikangyme + 关注
实名认证
内容提供者

该用户很懒,什么也没介绍

1亿VIP精品文档

相关文档