电子论文-数显温度测量仪设计说明书.doc

学 号 1207040213电子系统综合设计设计说明书数显温度测量仪学生姓名安 鹏班级12电信2班成绩指导教师(签字) 计算机与信息工程学院2015年 10月 30日天津城建大学设 计 任 务 书计算机与信息工程 学院 电子信息工程 专业 12电信1、2 班 设计题目：数显温度测量仪完成期限：自 2015 年 10 月 30 日至 2015年 11 月 15 日止指导 教 师： 教研室主任： 院 长： 学 生 签 字 ： 批 准 日期： 接受任务日期： 2015 年 10 月 30 日 一、设计原始依据：温度是最基本的环境参数，人们的生活和温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置有重要的意义。随着社会的发展和技术的进步，人们越来越注重温度检测与显示的重要性。温度检测与状态显示技术与设备已经普遍应用于各行各业，市场上的产品层出不穷。二、设计内容和要求：设计一台数显温度测量仪l 测温范围0100。l 用ICM7216A数字频率计、计数器单片专用集成电路。l 测温传感器LM35/45摄氏温度电压传感器 l 用四位数码显示，显示精度0.1 l 压频转换器V/F采用LM331专用集成电路l 采用线性电源，AC220V15%供电l 要求：方案说明、框图及说明、具体电路及说明。论文要求结构合理，语句通顺、准确，书写规范。图形电路绘制准确，论文书写符合规范化要求。目录第一章 设计任务及要求1第二章 设计方案及设计原理22.1 硬件及元器件选择22.2 总体设计方案22.3设计原理2第三章 系统硬件的设计33.1 传感器LM35/4533.2 压频转换器LM33143.3 数字频率计53.4 显示模块63.5 电源模块6第四章 设计总结7附录：8第一章 设计任务及要求1.1 设计任务温度是最基本的环境参数，人们的生活和温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置有重要的意义。随着社会的发展和技术的进步，人们越来越注重温度检测与显示的重要性。温度检测与状态显示技术与设备已经普遍应用于各行各业，市场上的产品层出不穷。1.2 设计要求设计一台数显温度测量仪l 测温范围0100。l 用ICM7216A数字频率计、计数器单片专用集成电路。l 测温传感器LM35/45摄氏温度电压传感器 l 用四位数码显示，显示精度0.1 l 压频转换器V/F采用LM331专用集成电路l 采用线性电源，AC220V15%供电l 要求：方案说明、框图及说明、具体电路及说明。第2章 设计方案及设计原理2.1 硬件及元器件选择 用78L12和79L12以及相应的元件构成12v电源。用7805和相应的电容、二极管构成5v电源。用ICM7216A数字频率计、计数器单片专用集成电路、测温传感器LM35/45摄氏温度电压传感器、用四位数码显示，显示精度0.1 、压频转换器V/F采用LM331专用集成电路。2.2 总体设计方案图1 设计方案框图2.3设计原理 传感器通过测量外围温度的变化，把温度的变化转化为电压的变化，LM331为压频转换器，它把LM35/45输入的电压转换为频率的变化，最后通过ICM7216A数字频率计把温度的变化以频率的变化形式显示。温度测量电路模块输出的电压信号的伏值一般较小，不能直接用于后续电路模块的输入信号。因此，要在温度测量电路模块后面加上电压放大电路。将温度测量电路输出的带有当前温度特征的电压信号进行放大，使得其输出的电压伏值能够满足后续电路模块的输入要求。温度控制电路模块的输出电压信号也分为两路：一路直接送到数字显示电路模块的输入端，这样即可显示出当前要设置的温度值。另一路送入蜂鸣器驱动电路模块中的电压比较器的另一个输入端，与放大电路模块输出的电压信号进行比较,从而由这两路输入的电压信号决定电压比较器的输出电压信号。电压比较器的输出电压信号由其两路输入电压信号所决定。当两路输入信号的输入电压不相等时，则蜂鸣器驱动电路模块工作，从而控制外界温度的变化，并将变化结果输入到数字显示电路模块中；当两路输入信号的输入电压相等时，则蜂鸣器模块不工作，从而控制外界温度向相反方向变化，并将变化结果输入到数字显示电路模块中。第三章 系统硬件的设计3.1 传感器LM35/45图2 LM35/45电路图LM35/45是精密摄氏温度/电压变换器，其输出电压正比于摄氏温度，灵敏度为10mV/。由于芯片采用曲率补偿电路，其输出电压的线性得到了改善，在-45+150范围内最大非线性误差仅为0.2。它的输出阻抗很低，可采用单电源或双电源工作（电压范围为520V），所以很容易地读出或控制电路接口。它具有以下特点：1.输出电压与摄氏温度成正比。2.精度高，不需校准，在室温下典型值为0.2，全量程范围内典型值为0.4。3.工作电压范围宽：520V。4.耗电小，造成自然升温小于0.1。5.测温范围宽：-45+150。6.输出灵敏度：10mV/。7.三端器件，成本低。3.2 压频转换器LM331图3 LM331电路图LM331是美国 NS 公司生产的性能价格比高、外围电路简单、可单电源供电、低功耗的 精密电压/频率转换器集成电路。LM331动态范围宽达100dB，工作频率低到01Hz 时 尚有较好的线性度，数字分辨率达12位。LM331的输出驱动器采用集电极开路形式， 因 此可通过选择逻辑电流和外接电阻来灵活改变输出脉冲的逻辑电平，以适配 TTL、DTL 和 CMOS 等不同逻辑电路。LM331可工作在40V40V 之间，输出可高达40V，而且 可以防止 VCC 短路。通过集成电路LM331电压-频率转换方式，将温度传感器BT传递来的电压信号转换成与之成正比的频率信号，通过计数译码，显示出来的数字应和被测温度一致。LM35/45是精密摄氏温度/电压变换器，其输出电压正比于摄氏温度，灵敏度为10mV/。由芯片采用曲率补偿电路，其输出电压的线性得到了改善，在-45+150范围内最大非线性误差仅为0.2。它的输出阻抗很低，可采用单电源或双电源工作（电压范围为520V）。3.3 数字频率计图4 ICM7216A结构图数字频率计各部分的具体功能如下（1）放大整形部分（2）主门（3）计数、寄存、译码、显示部分：简称计数器（4）石英晶体振荡器（5）整形电路（6）时基分频电路（7）门控电路（8）控制电路：（9）电源：无论由市电或用电池供电，频率计中各电路皆用稳压供电。一则，免受市电起伏变化的影响；二则，石英晶振对电压稳定的要求甚高，需特别注意。 3.4 显示模块图5 数码显示模块由7段数码显示管构成显示模块。3.5 电源模块采用交流AC220V15%供电，必须转化为适合芯片的直流电源。分别设计5V和12V的电源。图6 电源模块第四章 设计总结经过两周的努力，在这次的课程设计中完成了对数显温度测量仪的设计。其中虽然很累，但最后完成了也挺有成就感，也学到了很多东西。尽管这次的设计只是简单的一个说明书，但是让我学习到了设计电路时的很多知识。怎样去设计电路，电路中的器件怎么样去选择最优，这些都是在实践中才能学习到。挫折是