温度控制器.doc

1设计任务1.1 设计目的和意义为了更好的）测量范围0100(2) 精度0.5(3)用LED显示适应数字化为人们带来的快捷与方便，设计一款数字温度计，来满足科研、日常生活的需要，并且数字温度计还可以应用在特殊环境，如人不能经常进入的高温、有毒等环境。1.2 设计任务要求(12 系统设计2.1 总体方案设计 根据设计的要求整体设计方案图如图1所示。 图1整体设计方案图2.2具体电路设计利用温度传感器采集周围的温度变化，产生电压，通过对采样得到的电压处理，传输到A/D转换器将模拟量转化成数字量，最后由LED显示器显示温度。2.2.1 传感器电路的设计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成线性比例关系，并且无需外部校准，可以提供1/4的常用的室温精度。很适合本次设计要求，电路图如图2所示。以下是LM35芯片介绍（1）工作电压：直流430V；（2）工作电流：小于133A（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；（6）比例因数：线性+10.0mV/；（7）非线性值：1/4；图2 温度采集电路2.2.2 电压采样电路的设计采用电阻分压原理，使得采集到的电压符合A/D芯片的工作要求，并且要考虑到温度与电压成线性关系，用两个电阻进行分压使得输入A/D电压为温度传感器的电压的1/10，输入A/D芯片电压为图中A、B两点电压。电路设计如图3所示。图3 电压采样电路2.2.3 A/D转换电路的设计TC7107是一种高性能、低功耗的三位半AD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。直接驱动共阳极LED显示。与学过的0809 A/D转换芯片相比，使得电路简化，减少了器件，使得成本降低，由此选择了TC7107更加的合适。以下是TC7107电气特性（1）工作电压：5V；（2）供电电流：小于1.8mA（3）噪声：典型值15uV（4）输入端漏电流：小于10pA（5）模拟公共端电压：2.73.35V根据通过对TC7107说明书的认真阅读，掌握了各个管脚的作用，以及它的连线方式，将A/D转换芯片连接如图4所示。 图4 A/D转化电路2.2.4 LED显示模块数码管可以分为共阳极与共阴极两种，在本次设计当中，由于TC7107的特点，只能驱动共阳极数码管，故选用共阳极七段数码管。在连接数码管时，要注意数码管各个管脚所对应的字母，不能接错或接漏，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5所示。图5 共阳极数码管内部图2.3 系统总体电路将各个模块的电路级联后，构成一个整体电路，在连接电路时一定要注意元器件之间的名称是否有重复的，特别是通过复制级联的电路，如图6所示。图6 总体设计电路2.4 系统所用元器件本系统所用的元器件清单如表1所示。表1 本系统所有的元器件元器件名数量温度传感器LM351电阻RES5电容CAP5A/D转换TC71071七段译码显示7SEG-COM-ANODE3七段译码显示7SEG-COM-CATHODE1电源CELL1DC2导线若干3 系统调试与仿真此次设计只做了整体电路的调试，按照以上各个模块将总体电路连接好，然后调试。 首先要检查电路是否结对，尤其要检查元器件是否有重名。 主要检查芯片的接法是否按照芯片介绍中接法保持一致。 接通电源，调高温度，看数码管是否亮。由于此次设计应用总线，很容易连接错，则需要检查接入总显得标号与输出总线的标号是否一直，再看看是否有漏接或虚接的存在。 当数码管显示后，对比LED显示是否LM35显示温度一直，若不一直要调节电压采样电路中的电阻值。仿真结果如图7、图8所示。图7 仿真结果图图8 仿真结果图4 总结4.1 本系统的优缺点 本次设计的优点： 实现了温度与LED的一一对应显示 实现了0.5精度的要求 能够快速的检测出温度的变化 将老师的测试温度范围要求扩到0150 本次设计的缺点：总是保持0.2的误差。4.2 心得体会通过本次设计，使我学到了很多知识：用Proteus画电路图，在画图过程中如和能够快速的找到自己想要的元器件（查元器件的英文），来节省时间，在画线时不但要注意连线真确还要保证连线的美观性，列入这次实验中应用了总线不但线路更加的简单明了，而且使图形更加的美观、清晰；在调试时，不但需要仔细，更重要的是通过耐性的分析找到可能出错的地方，经常出现的的错误有接线是否虚接，电阻值是否合适，输入电压是否符合芯片的工作要求，在这个环节一般要用电压检测元件来，还有当运行电路时发现出现黄色点，这表示电路的连接点出现了高低电频的叠加；对A/D转换有了深刻的理解，它可以应用在数字电压表/电流/电阻等的设计，一般任何变量能与模拟电压来表示的都可以利用A/D转换，具体的用数字表现出来；对芯片TC7107应用使得我明白如何去使用一种陌生的芯片，在应用芯片是一定要对它的各个参数有所了解，各个管脚的作用以及相关的接线方式要加以理解，这样为以后的调试做好准备；对各个类型数码管的应用以很熟悉；也对如何去实现具体电路的设计流程，首先要对电路分不同的模块，然后根据不同模块要实现的功能进行分析，再联想到实现这些模块所需要的芯片及相关资料，最后对电路级联和调试，有时也可根据需要对模块单独调试好了，再级联。在这次课设中感谢老师的细心的指导，特别是TC的芯片的应用，刚开始很难掌握芯片的应用，尤其是关于它的差动输入的理解，通过老师的指点后我才明白了TC7107的应用，在调试方面由于没有经验，对一些出现的