数显温度计的设计与制作.doc

数显温度计的设计与制作一、测温探头的工作原理在附图所示电路中，电阻R1R3、二极管VD1VD3、三极管V1构成温度传感器电路。其中，VD1、VD2串接作为测温探头；R1R3、VD3、V1构成恒流源电路，给测温探头提供恒定的正向电流。大家知道，半导体二极管的正向压降决定于正向电流的大小和温度，当正向电流一定时，正向压降随温度的升高而下降。对于普通的硅二极管1N4148而言，具有约21mV/的温度系数，当两个1N4148串接时，总的正向压降与温度的关系约为42mV/。理论和实践都已证明，在50150的范围内，二极管的测温精度可达01，与其他温度传感器比较，二极管温度传感器具有灵敏度高、线性好、简便的特点，而且当二极管的正向电流和温度一定的情况下，其正向压降是非常稳定的。通过计算可以知道，恒流源提供给VD1、VD2的恒定电流约为05mA。二极管VD3起温度补偿作用，保证恒流源能提供稳定的电流。 二、测温显示原理测量探头把待测温度转换为相应的电压后，因为要实现温度的数字显示，就必须有模拟/数字转换装置。在附图中，IC1、IC2、IC3及其周围元件构成A/D转换、数字显示电路。 MC14433是单片CMOS3 位双积分型A/D转换器，该A/D转换器转换精度高，达0051字；转换速率为225次/秒；输入阻抗大于1000M；外围元件少，电路结构简单；量程为1999V和1999mV两挡；输出8421BCD代码，经译码后实现LED动态扫描显示。MC14433的第2脚为外接基准电压Vref输入端；第3脚为被测电压Vin输入端；第1脚为模拟地，此端为高阻输入端，是被测电压和基准电压的地；第15脚为过量程输出标志端OR，平时OR为高电平，当|Vin|Vref即超过量程时，OR为低电平。被测电压Vin与基准电压Vref成下列比例关系(当小数点定位于4个LED数码管的十位数时)：输出读数= 1999在附图中，IC2(译码器MC14511)把IC1(MC14433)输出的BCD码译成十进制数显示，因为MC14433以扫描方式输出数据，所以只需要用一个译码器就能驱动4只共阴极LED数码管，其中千位数的数码管(最左边一个LED数码管)只接b、c两段。4只LED数码管的公共阴极分别由IC3(MC1413)中的4个达林顿复合晶体管驱动。负号由千位数的LED数码管之“g段”来显示，显示负号的“g段”由MC14433的Q2控制，当输入负电压时(对应温度为0以下)，Q2=“0”，显示负号的“g段”通过R15点亮；当输入正电压时(对应温度为0以上)，Q2=“1”，使MC1413的另一个达林顿复合晶体管把流过R15的电流旁路到地，使显示负号的“g段”熄灭。小数点固定在十位数的LED数码管，通过R16给小数点“dp”提供电流，使小数点“dp”点亮。在附图中，设置电位器RP1和RP2，其中RP1用于调节沸点(100)；RP2用于调节冰点(0)。整个电路的直流电源由IC4(LM7809)提供，直流电源电压为9V。三、数显温度计元器件选择IC1为MC14433，可直接代换的有TSC14433、TC14433、5G14433等。IC2为七段译码/驱动CMOS数字逻辑电路，可选用MC14511、HD14511、CD4511等。IC3为七路达林顿复合晶体管，可选用MC1413、5G1413、ULN2003等。其他元器件按图示进行选择即可。四、数显温度计的制作电路很简单，便于在业余条件下制作。因为MC14433和MC14511是CMOS集成电路，且最多只有24个引脚，所以宜使用IC插座。先焊接好IC插座和其他元器件后，再将MC14433、MC14511、MC1413插入到相应的IC插座上即可。五、调试焊接、安装好电路后，该数显温度计需要经过调试方可正常使用。调试前，先准备好0的冰水和100的沸水各1000ml.调试步骤如下：(1) 将RP1调到最上端，使Vref为最高电压，把二极管测温探头置于0的冰水中，调节RP2，使四只LED数码管显示的读数为“00.0”。(2) 将二极管测温探头置于100的沸水中，调节RP1，使得四只LED数码管显示的读数为“100.0”，且IC1(MC14433)的第15脚OR为高电平。经上述调试后，该数显温度计就可以正常工作了，其测温范围是50150。该数显温度计的测温范围仅受二极管测温探头的限制，若改用其他的温度传感器，则无需变动附图所示电路的其他部分，就可获得不同测温范围的数显温度计。LCD数显温度计的制作在这里，我向大家介绍LCD数显温度计的制作。它用二极管IS1588做温度传感器，测温范围在+150C到-20C之间，如采用集成电路温度传感器S800,测温范围在+100到-40C之间。这里我们介绍用二极管IS1588做温度传感器的温度计的制作，因为考虑她可以测量大于100C的温度。字串9本电路的核心是用ICL7136来检测温度变化时，测温二极管正向电压降微小变化，从而来反映出温度变化情况。3-1/2液晶显示屏(SP521PR)用来作为温度显示。它的最高位为“1”。使用液晶显示屏最大的优点是它非常省电，一个9V的层叠电池可以连续使用3个月。下面开始介绍她的制作过程。字串9字串7电路图字串4电路图点击放大字串7接线图点击放大字串1注：橄榄绿颜色的线表示连线在元件侧。R4 (绿)为附加的元件。红色的线为附加的小数点连线。粉红色的线表示外接器件。工作原理字串2下面的将用提问的方式来解释这款数显温度计的工作原理。但愿这样可能让人更容易理解其原理。字串3为什么可以用二极管来测量温度？字串2我们知道，硅二极管有个特性是：当环境温度改变时，其PN结的正向电压降Vf以-2mV/C改变(如右图示)。通常，20C时，其Vf约600mV。当环境温度增加100C时，既从20C变化到120C时，这时其正向电压降Vf约为400mV(600mV-(2mV/C*100C)。这里介绍的温度计，就是检测二极管Vf电压的变化来实现温度检测。由此可以看出，电路的测温范围取决于二极管许可的工作范围。不同的二极管测温范围不同，但大多数的二极管可以测量的范围在-20C到150C左右。还有，由于的二极管的一般都有玻璃或塑料材料封装，所以但环境温度变化时，二极管的Vf不会很快改变。字串3 ICL7136是什么样的集成电路？字串6 ICL7136是一种用于测量输入电压的CMOS型集成电路。它内部包含驱动LCD(Liquid Crystal Display)液晶显示屏电路。测量电压范围在200 mV到2 V之间。另外，另一种功能类似集成电路ICL7137可以直接驱动LED数码显示管。LCD的控制信号是频率为60 Hz(48KHz/800).电压为5.5Vp-p的方波信号。测量的输入电压被转换成一定时间下的电能(即电容的放电时间)。当测量时，电路不会从输入部分吸取能量。因为这些，输入阻抗非常高(大于1G欧姆),输入电子流很校 ICL7136测量过程如右图所示在1秒内约有3次。4000时钟/次 = 4000 x (4/48000Hz) = 0.33秒/次字串8在置零阶段，参考电压对(C REF )进行充电，同时设置测量回路为零电压。在输入的积分阶段，输入电压的能量储存在电容(C AZ )以待测量。在测量记数阶段，开始对电容(C AZ )放电，同时测量其放电时间并与参考电容(C REF )放电时间进行对比。在测量记数阶段，因为电容(C AZ )和(C REF )上的能量被放电了，所以最大测量范围可以通过调整(C REF )上储存的电压来改变测量电压量程。在这个温度计中，VR2用来调整零点，VR1用来校准仪器用。ICL7136有“高”。“低”两个输入端子，还有一个“地(COM)”端。这个COM端与电源的负极不同，它与芯片内部相连构成参考电压的地。在测量输入电压时，是测量IN HI和IN LO之间的电位差。如左图所示，参“HI”和“LO”之间的电位差为V H -V L,电位差随着(V L )的减小而增加，从而温度显示增加。字串4液晶显示屏是如何工作的？字串4液晶-液态晶体，既具有液体的液动性和表面张力。又具有晶体的光学性质的物体。但它们不是金属，人们将其取名叫液晶。一般情况下，它和液体一样可以流动，但在不同方向上它的光学特性不同，显示出类似晶体的特性，所以称这类物质为液晶。利用液晶的光电效应制作成的显示器就是液晶显示器。它最早出现于1968年。下面我们来分析TN型液晶显示器件的基本构造。TN是Twisted Nematic的缩写，直译为“扭转向列”，这是TN型液晶显示器结构上的基本特征。将上。下两块制作有透明电极的玻璃，通过四周的胶框封接后，形成一个几微米厚的盒。在盒中注入TN型液晶材料。在通过特定工艺处理的盒中，TN型液晶的棒壮分子平行地排列于上下电极之间，靠前电极的分子纵向排列，后电极竖直排列，前后电极之间的分子逐步扭曲。如图粉红色部分所示。如图4所示，入射光通过偏振方向与前电极面液晶分子排列方向相同的上偏转片(起偏器)形成偏振光。此光通过液晶层是扭转了90度。到达下偏振片后方的反射板反射回来。盒呈透亮，因而我们可以看到反射板。如图5所示，当前后电极加上一定电压时，电极部分的液晶分子在电场作用下转变成与前后玻璃面垂直排列，这时的液晶层失去旋光性。偏振光通过液晶层没有改变，与后偏振片偏振方向相差90度，光被吸收，没有光反射回来，也就看不到反射板。在电极部分出现黑色。由此可知，根据需要制作成不同的电极，就可以实现不同内容的显示。字串5由上可知，平时液晶显示器呈透亮背景，电极部分加电压后，显示黑色字。符或图形，这种显示称为正显示。如将图中后偏振片转成与前偏振片的偏转方向一致装配，则正好相反，平时背景呈黑色，加电后显示字符部分呈透亮，这种显示称为负显示。现在很流行的PC机彩色液晶显示屏就是利用这个基本原理制成的。它是一种带背光源的彩色显示器件。可见，液晶显示器一个最突出的特点就是其本身不发光，用电来控制对环境照明的光显示部分的反射(或透射)方法而实现显示。因此在所有的显示器件中，它的功耗最小，每平方厘米在一微瓦以下，与低功耗的CMOS电路匹配最适合于各种便携式的袖珍型仪器仪表。微型计算机作为终端显示用。字串1性能测试字串1将该温度计的二极管温度传感器至于冰水混合物中，调节VR2是LCD显示为0C。同样，将温度传感器至于标准大气压下沸腾的开水中，调节VR1使LCD显示100C。下面显示了以酒精温度计为参考的“二极管温度传感器与温度传感器对比曲线图”。基本上，硅二极管的正向电压降(- 2mV/C)会随不同的二极管稍有区别，所以其变化曲线不会完全是一条直线。当校准好0C到100C的温度点后，可以用酒精温度计进行参考比较各点温度。从LCD显示的温度值来看，稍许低于用酒精温度计测出来的值。在下图中，两种温度值在30C到80C段区别最大，最大值为1.5C。字串6字串4元器件介绍字串4这里介绍一些主要器件的特点和使用方法，其它器件可以参考原理图选择。字串6电压测量 (ICL7136)字串2字串7ICL7136主要用于电压测量的模/数转换器。可将模拟电压量转成数字量显示出来。该集成电路需配40脚的插座。字串4液晶显示器 (SP521PR)字串6字串7字串9SP521PR属于TN系列液晶显示屏系列。它最高位“1”。它不能工作在直流电压下。然而，当在各端子与地之间加上5伏的电压时，此时每个字段颜色会改变成黑色。用这种方法可以检测液晶显示屏各字段是否正常。注意：当用此法检测液晶显示屏时，必需用一个10K左右的电阻串联在电路中，以防止电源短路的大电流而损坏液晶显示屏。下面是SP521PR的一些规格参数：1)数字高度：12.7 mm2)最高使用电压：10 V3)工作温度：-10 to 55C4)储藏温度：-20 to 60C字串2前 言温度测量在物理实验、医疗卫生、食品生产等领域，尤其在热学实验(如：物体的比热容、汽化热、热功当量、压强温度系数等教学实验)中，有特别重要的意义。现在所使用的温度计通常都是精度为1和0.1的水银、煤油或酒精温度计。这些温度计的刻度间隔通常都很密，不容易准确分辨，读数因难，而且它们的热容量还比较大，达到热平衡所需的时间较长，因此很难读准，并且使用非常不方便。而利用晶体三极管3DG6C的基极与集电极之间正向电压降Ubc随温度T呈线性变化的关系作为温度传感器，以OP07构成放大器，以 位A/D转换器ICL7135作A/D转换器设计的数显温度计可以解决这些问题1。笔者根据实际使用的需要，设计了以AT89C51为控制核心，具有测量间隔可设定、测量结果可自动记录、可查询，并经简单扩展就具有报警能力和同PC机进行数据交换的0.01数显温度计，并用于热学实验取得成功。数显温度计是一种电子产品，由感温元件来识别温度（如温度电阻，它会随温度变化，阻值也会变化），模数转换电路（把阻值变化转变成电信号），识别放大，驱动显示屏发光，显示出温度。参考文献引用网址：/hyzs/dz/1205.htm/shuxianwenduji.html/181/78121.html/hyzs/dz/1205.htm/s%CA%FD%CF%D4%CE%C2%B6%C8%BC%C6.html/web2/mj09b19266.html目 录前言1测温探头的工作原理2测温显示原理3数显温度计元器件选择与制作4调试4LCD数显温度计的制作5心得体会8谢辞9参考文献10心得体会读了两年的大学，然而大多数人对本专业的认识还是寥寥无几，在测控技术与仪器周围缠绕不定，在大二期末学院为我们安排了毕业设计。由于所学知识涉及本专业知识不多，所看到的东西与本专业根本就很难联系起来，在很多同学心里面对于本专业一直很茫然。什么是测控技术与仪器？本专业适合干哪方面的工作？本专业前途如何？ 了解与本专业有关的各种知识，第一次亲身感受了所学知识与实际的应用，热敏元器件的应用，电子技术在电子工业的应用，等等理论与实际的相结合，让我们大开眼界。也是对以前所学知识的一个初审吧！这次生产实习对于我们以后学习、找工作也真是受益菲浅，让理性回到感性的重新认识，也让我们初步的认识这个社会，对于以后做人所应把握的方向也有所启发！ 教师也认真负责，从编写实习计划到指导实习，他们不畏辛苦，勤恳工作，与学生打成一片，哪里有学生实习哪里就有他们的身影。对实习过程中出现的情况，他们和我们认真交流，认真研究，哪里有问题就在哪里解决，深得同学们的好评。俗话说“以十分的准备迎接三分的工作并非浪费，而以三分的准备迎接十分的工作将引发不可逆转的恶果”。带着这份好奇与喜悦，我们也为自己的“新生活”做了准备：从大头针到绘图笔，从压控振荡器到LED显像管，无一不证明着我已蓄势待发，迎接挑战。通过实际的实习，让我学到了很多实实在在的东西，比如对实验器材的操作更加熟练,很大程度上提高了动手和动脑的能力。我也获得了很多经验教训。毕业设计告一段落，回顾这些天的生活，不得不感受精疲力竭的真谛。可是我在收获一种技能的同时，也收获了一段值得回味的经历。在这里，我感觉到了工作着是最令人快乐的事情。我常常想，一个人如果没有工作可做，那一定是一件最无聊的事情，人的价值必须是要通过勤奋努力地工作才能体现的。就让我学到了许多的东西，也收获了许多生