数字温度计设计实验报告

精品文档 1欢迎下载 数字电子综合性实验数字电子综合性实验 报告报告 题题 目 目 数字温度计 学学 院 院 电气工程与自动化 班班 级 级 姓姓 名 名 学学 号 号 指导教师指导教师 精品文档 2欢迎下载 一 实验任务一 实验任务 温度计是工农业生产及科学研究中最常用的测量仪表 本课 题要求用中小规模集成芯片设计并制作一数字式温度计 即用数 字显示被测温度 具体要求如下 1 测量范围 20 150 度 2 测量精度 0 5 度 3 4 位 LED 数码管显示 通过温度传感器 LM35 采集到温度信号 经过整形电路送到 A D 转换器 然后通过译码器驱动数码管显示温度 ICL7107 集 A D 转换和译码器于一体 可以直接驱动数码管 省去了译码器的接线 使电路精简了不少 而且成本也不是很高 ICL7107 只需要很少的 外部元件就可以精确测量 0 到 200mv 电压 LM35 本身就可以将温度 线性转换成电压输出 综上所述 采用 LM35 采集信号 用 ICL7107 驱动数码管实现信号的显示 故采用基于 LM35 与 ICL7107 的数字温 度计设计方案 二 原理框图二 原理框图 三 电路原理及其电路组成三 电路原理及其电路组成 传感器 温度采集 A D 转化 数码管驱 动 温度显示 精品文档 3欢迎下载 数字温度计的设计原理图见附录 1 它通过 LM35 对温度进行采 集 通过温度与电压近乎线性关系 以此来确定输出电压和相应的 电流 不同的温度对应不同的电压值 故我们可以通过电压电流值 经过放大进入到 A D 转换器和译码器 再由数码管表示出来 1 1 传感电路 传感电路 LM35 具有很高的工作精度和较宽的线性工作范围 该器件输出 电压与摄氏温度线性成比例 因而 从使用角度来说 LM35 与用开 尔文标准的线性温度传感器相比更有优越之处 LM35 无需外部校准 或微调 可以提供 1 4 的常用的室温精度 LM35 具有以下特点 1 工作电压 直流 4 30V 2 工作电流 小于 133 A 3 输出电压 6V 1 0V 4 输出阻抗 1mA 负载时 0 1 5 精度 0 5 精度 在 25 时 6 漏泄电流 小于 60 A 7 比例因数 线性 10 0mV 8 非线性值 1 4 9 校准方式 直接用摄氏温度校准 10 封装 密封 TO 46 晶体管封装或塑料 TO 92 晶体管封装 11 使用温度范围 55 150 额定范围 精品文档 4欢迎下载 电压输出采用下图接法 2 2 A DA D 转化器转化器 ICL7107 是高性能 低功耗的三位半 A D 转换器 同时包含 有七段译码器 显示驱动器 参考源和时钟系统 ICL7107 可直接 驱动共阳极 LED 数码管 ICL7107 将高精度 通用性和真正的低成 本很好的结合在一起 它有低于 10uV 的自动校零功能 零漂小于 1uV 低于 10pA 的输入电流 极性转换误差小于一个字 真正的 差动输入和差动参考源在各种系统中都很有用 在用于测量负载单 元 压力规管和其它桥式传感器时会有更突出的特点 ICL7107 转化器原理图如图 2 4 所示 其中计数器对反向积分过 程的时钟脉冲进行计数 控制逻辑包括分频器 译码器 相位驱动 器 控制器和锁存器 精品文档 5欢迎下载 驱动器是将译码器输出对应于共阳极数码管七段笔画的逻辑电 平变成驱动相应笔画的方波 图 2 4 ICL7107 转化器原理图 控制器的作用有三个 第一 识别积分器的工作状态 适时发出控制信号 使各模拟 开关接通或断开 A D 转换器能循环进行 第二 识别输入电压极性 控制 LED 数码管的负号显示 第三 当输入电压超量限时发出溢出信号 使千位显示 1 其余码全部熄灭 钓锁存器用来存放 A D 转换的结果 锁存器的输出经译码器 后驱动 LED 它的每个测量周期自动调零 AZ 信号积分 INT 和反向积分 DE 三个阶段 双积分型 A D 转换器的电压波形图如图 2 5 所示 精品文档 6欢迎下载 图 2 5 双积分型 A D 转换器的电压波形图 ICL7107AD 转换器的管脚排列及其各管脚功能如下图所示 ICL7107 是集 A D 转换和译码器为一体的芯片 而且这芯片能够 驱动三个数码管工作而不需要更多的译码器 这给我们连接电路或 者分析电路提供了一定的方便 ICL7107 芯片的管脚比较多 每一 精品文档 7欢迎下载 个管脚所代表的功能也各不相同 能够组成各种电路 比如说有积 分电路 这要求我们在接电路时要小心 不能出现错误 3 3 数码管显示 数码管显示 数码管可以分为共阳极与共阴极两种 共阴极是把所有 LED 的阳 极连接到共同接点 com 而每一 LED 的阴极分别为 a b c d e f g 及 sp 小数点 它的内部结构图如下图所示 共阳极数码管内部结构 在本次设计当中 由于 ICL7107 的特点 它只能驱动共阳极数码 管 故我们要选用共阳极七段数码管 在连接数码管时 我们要注 意数码管各个管脚所对应的字母 不能接错或接漏 ICL7107 自身连接以及与 4 位数码管间的连接见下图 精品文档 8欢迎下载 4 4 总电路图 总电路图 四 电路调试四 电路调试 精品文档 9欢迎下载 我们要通过调试电路来发现设计电路的相关内容 1 按照设计电路图检查所焊电路是否正确 特别注意其电路中 各个的芯片的管脚是否连接正确 2 然后接通电源 看数码管是否有数值显示 如果没有 就要 重新检查其电路 寻找错误 3 完成 2 步骤后 调节基准值即调节电位器使得 ICL71407 芯片中 35 管脚与 36 管脚的电压值稳定在 1V 这样数码管显 示数值就是当前温度了 4 调节好基准值完后 尝试用热源靠近 LM35 芯片 查看温度升 高是否正常 数码管显示是否正常 五 收获与体会五 收获与体会 我们认为 在这学期的实验中 在收获知识的同时 还收获了 阅历 收获了成熟 在此过程中 我们通过查找大量资料 请教老 师 以及不懈的努力 不仅培养了独立思考 动手操作的能力 在 各种其它能力上也都有了提高 之前以为有了图 应该就是焊电路板而已 应该不难 然而在 实践中 我们还要去了解各种芯片的管脚接法 还有线路布置 确 属不易 就算很认真的按照电路图焊好 并且很细心得检查了一遍 调试的时候还是会不可避免地遇到问题 这就培养了我们的应对能 力 蛮不错的 精品文档 10欢迎下载 更重要的是 在实验课上 我们学会了很多学习的方法 而这 是日后最实用的 真的是受益匪浅 要面对社会的挑战 只有不断 的学习 实践 再学习 再实践 元件清单 元件名称元件型号及参数个数 10K3 100K1 24K1 1M1 电阻 470K1 可调电阻 20K1 0 1 uF1 0 01