数字温度计实验报告.doc

数字温度计的设计摘要：本文详细介绍了一个数字温度计的制作全过程，其主要是由温度感受器AD590和ICL7107集成芯片组成的电路，测温范围为0-100，测温精度为1，利用七段数码管显示温度。关键词：温度 AD590 ICL7107引言：在日常生活中，我们经常需要进行温度的测量，如水温、室温、体温等等。传统的测量方法是使用水银温度计。由于水银温度计容易破损，破损后泄露的水银有毒性，会对人体造成伤害，因此在使用中存在不便。此外，使得这种传统的方法，人眼读数误差也相对较大。本文设计的数字温度计克服了上述传统方法的缺点，它具有制作简单、操作简便、精度较高等优点。此外，本装置无易破损器件，使用起来比较方便。装置以AD590温度传感器和ICL7017集成芯片为核心，选取价格低廉、通用性强的电子器件制成，经试验验证，其各项指标可达到日常测量的要求。一、 设计原理温度传感器电压转换及减法器电路A/D转换器显示器图 1如图1，测温元件使用温度传感器AD590。AD590将温度信号转化成电流信号，其输出的电流值与绝对温度相对应。经电流电压转换电路，转换成相应的电压信号，再经减法器电路取出与摄氏温度值所对应的电压值，最后经A/D转换器转换后送入显示器显示，显示出来的数值即为所测的摄氏温度值。二、 电路设计1. 温度检测电路的设计温度检测电路是将温度信号转化为电流信号，再转化为相应的电压信号以便测量。检测电路图如图2。 AD590在时输出的电流,温度每增加，增加。A点的电位（取）（取数值）。由于,则2. 减法器电路的设计图2图3由温度检测电路可知：其转换成的电压是与绝对温度相对应的电压值，根据实际需要，最后必须需要转换成与摄氏温度相对应的值，所以需要设计一电路来达到此目的。由于摄=绝，即为摄氏温度相对应的电压值，所以，该设计中使用一减法电路如图3，只要将图2的A点电位经减法器减去后输出即可。电路如图3。调节1K的电位器将B点电压调整为。取 则有 又有 ，则有 3. A/D转换及显示电路的设计ICL7107双积分AD转换器，其主要特点是输入阻抗极高，噪声低，线路简单，成本低，能直接驱动共阳极LED数码管，主要由积分器、缓冲放大器和比较器等组成，在一个测量周期内，积分器先后对输入信号电压和基准电压进行两次积分，比较器将积分器的输出信号与零电平进行比较，比较的结果作为数字电路的控制信号，从而实现被测电压的数字式测量，由于两次积分均使用同样的RC积分元件，所以积分元件不影响转换准确度，通过适当地选择时钟信号的频率可使双积分式A/D的抗干扰能力大大增强，尤其是对50Hz的工频干扰，并且在信号输入电路与积分器之间通过缓冲放大器进行隔离。ICL7107双积分AD转换器还具有逻辑控制用振荡电路以及七段LED数码管显示所要求的从计数、锁存、译码到驱动的所有电路，仅需少量元件即可构成基本量程为200mV的3位半数字电压表。电路结构如图4所示：图 4电路原理图如下：三、实验结果： 通过实验观察，该数字温度计能实验温度的数码显示，而且测量误差能够控制在1。在模数转换的基准电压为100mv和加法器被减电压为273mv时，数字温度计显示的温度与室温接近。用手接触温度传感器，也能明显观察到显示数字的变化。综上可知，该数字温度计的制作满足了设计的要求。四、参考文献1PROTEL电路设计教程，江思敏、姚鹏翼、胡荣等编著，清华大学出版社 2003 2常用电子测量仪器的使用，英A .M.L鲁特金著，谢瑞和、黄志良、谢白美、王观兰译电子工业出版社 1999 3数字电路与逻辑设计，刘浩斌（主编）汪良能、刘鑫、刘炜（编著），电子工业出版社 2001 4数字万用表的原理、使用与维修，沙占友、沙占为（编著）电子工业出版社 1988五、实验心得：在这次课程设计当中我们真正体会到什么叫做学以致用，第一次体会到用自己所学到的知识做出了个数字温度计，在以前是不敢想的，而现在自己竟然亲手做出来，所以此时的我们心中不免有些成就感。虽然这次实验基本已完成，但是这个过程中我们却遇到了不少困难，并且也在一步一步解决这些困难。以下是实验中出现的突出问题及解决方法：第一、最初的电路图设计的合理性有所欠缺。没有预想到7805稳压芯片工作时发热特别厉害，对温度传感器AD590影响特别大。而我们的电路中两者距离非常进，这给实验测量带来了非常大的误差。为此我们提出了两种改进的方法，一是修改PCB板图，二是利用插针把AD590与7805的距离拉开。考虑到前者较后者麻烦，所以我们选择了后者来修改我们的电路。修改后的显示效果明显提高。第二、首次设计制作电路，经验和方法积累的非常少。特别是电路调试方面，花费了我们不少功夫和心血。但是经过这么久的亲身实践，在电路调试方面我们收获了不少东西。总的说来，我们觉得电路调试要分为静态调试与动态调试两步进行。静态调试：第一步，检查各元器件的连接情况，防止应该焊接的地方没有焊接上；第二步，检查导线的导电状况，防止有断裂点，防止两条导线错误关联，防止各种电源线与地线之间发生短路，虽然我们在实验中没有遇到此类情况，但是在其他组实验中已有同学发现了这些问题；第三步，加电检测，检测所有器件的电源端是否符合要求值，芯片是否能工作。动态调试：若在静态调试没有问题的情况下，实验没有结果的话就需要动态调试了。最初我们的电路只显示188.8，测得LED对应的ICL7107的输出管脚均为+5V，而且还有两块芯片出现了发烫的现象。于是，我们决定将电路分为三大块分别进行测试。首先，我们从对显示部分进行了检测，结果发现没有问题；然后我们对减法器电路进行测试时发现芯片的+5V与-5V接错了，这就最终导致了实验结果显示的异常。通过手动修改电路，确认连接无误后再加电测试，显示结果正常。这次实验虽然就这样完成了，但是我们还应该看到：21世纪是电子技术飞速发展的时期，而数字电子技术、模拟电子技术又是发展速度，实践性和应用性很强的技术基础课