0505数字温度计第2套)程序.doc

《电子产品装配与调试》试题 题 目： 数字温度计 完成时间：4小时 工 位 号： 日 期：______________________________  一、 原理简介 2 1、产品功能 2 2、电路组成及原理分析 2 3、电路目的 3 二、电路主要元器件介绍 3 1、PT100铂热电阻 3 2、运算放大器LM358 5 3、并联稳压器TL431 5 4、LM331精密电压/频率转换器 6 5、CD4060 14级进位二进制计数器 6 6、CD4511 BCD-7段译码驱动器 7 7、CD4553 3位BCD码计数器 7 三、电路原理图 9 元件布局图 10 四、装配及调试说明 11 1、外部接线 11 2、调试方法 11 3、整机功能验证 12 五、考题答卷部分 12 5.1、电子产品装配(30分) 12 5.2、参数测试（25分） 13 5.3、电子产品功能测试（30分） 15 一、 原理简介 1、产品功能 环境温度与我们生活息息相关，温度高了会感觉热，温度低了会感觉冷，那么我们怎样知道环境中的温度究竟是多少摄氏度呢？这里给大家介绍一个数字测温电路，电路通电后LED显示实时温度测量值，温度计的温度测量范围为0~99.9℃。该电路不仅可以显示实时测量温度值，还可以通过按键选择温度计的报警值，当温度高于某个设定温度时，温度计报警指示灯点亮。 2、电路组成及原理分析 数字温度计主要由：温度检测电路、信号放大电路、V/F变换电路、频率测量电路、超温报警电路和电源电路所组成，电路组成方框见图1。 图1 温度检测电路：温度检测电路主要由并联式稳压器、电桥和差分放大器组成，由U5构成的并联式稳压电源，为电桥提供高精度4.096V的电压，电桥由R29、R30、R39、R40和PT100组成，RP4用于电路调试，在电路调试过程中通过调节RP4来模拟PT100的温度变化，方便电路调试，电桥输出的差分电压V=4.096*(RP1/(R29+ RP1)-(R39//R40)/(R30+ R39//R40))，该信号通过R31和R34送入由U7B组成的差分放大器进行前级放大。 信号放大电路：由U7A、PR5、R42、R33和R37组成的同相比例运算放大器，主要有2个作用，其一是用于将上一级的信号进行同相放大，其二是调整因元件参数偏差引起的测量误差。调节RP5可改变其放大倍数，也可称为量程电位器，数字温度计设计最大测量温度为99.9℃，根据表1可查出当温度为100℃时，PT100的内阻为138.51欧姆，根据电桥失衡后的输出电压计数公式可知，当环境温度为100℃时，差分输出电压为70mV，为了显示和控制方便这里我将信号调理为标准的10mV/℃。调节RP5可改变放大器的放大倍数，当测量温度为100℃时，我们通过调整RP5使U7A的输出电压为1.000V，由于PT100铂热电阻是线性的，当测量温度为50℃时，U7A的输出电压电压应该为0.500V。 V/F变换电路：V/F变换电路主要由U1和其少量外围器件组成的电压频率转换电路。这里V/F变换器的作用是把U7A的输出电压为对应的频率值，在显示计数这块，计数器最大计数量为999，U7A 1脚的温度信号为10mV/℃，满量程为99.9℃即999mV，电压每增加1mV,单位时间内计数器的值要增加1。V/F变换器的输出频率fo=Vin*R16/2.09V*(R11+RP2)/R1*C4 ,RP2为量程调节电位器，RP1为零点迁移电位器。 计数译码显示电路：V/F完成了A/D的转换，接下来就需要计数器的配合了，即在规定时间内对V/F转换器的输出脉冲进行计数，计数值表示了V/F转换器所输入的模拟电压大小。计数器选用CD4553,它是三位十进制（BCD码输出）计数器，译码器选用CD4511，它设有锁存器、七段显示译码器和输出驱动电路，显示选用3只七段LED数码管。 门控电路：采用V/F转换器进行A/D转换，就应该对V/F转换器输出的频率在固定时间内进行计数，这里我们设置的固定时间是0.25秒。也就是说在0.25秒内CD4553计数器收到的脉冲个数，为了配合CD4553计数，固定时间计时由CD4060组成的计时电路来完成，CD4060它是一个14位的二进制计数器/分配器/振荡器，电路振荡部分采用32.768kHz的晶振作为信号发生，然后再经过14级分频后，得到一个2Hz占空比相等的脉冲信号。频率为2Hz周期为0.5秒，即高电平0.25秒低电平0.25秒。CD4553的DIS为计数允许控制端，高电平禁止计数，低电平允许计数；LE为锁存控制端，高电平时寄存器内容保持不变，低电平时计数值送入