数显温度测量器课程设计

1、数字电子技术基础课程设计系别电气与电子工程系专业电气工程及其自动化题目：数显温度测量器学 生 姓 名：班号：学号：指导教师 ：时间：指导教师评语：成绩：一 、 设 计 目 的 和 要 求1、设计目的本课程设计是在前导验证性认知实验基础上，进行更高层次的命题设计实验，要求学生在教师指导下独立查阅资料、设计、安装和调试特定功能的电子电路。培养学生利用模拟、 数字电路知识，解决电子线路中常见实际问题的能力，使学生积累实际电子制作经验， 目的在于巩固基础、 注重设计、 培养技能、 追求创新、走向实用。2、设计要求1. 以电子技术基础的基本理论为指导，将设计实验分为基础型和系统型两个层次， 基础型指基本

2、单元电路设计与调试，系统型指若干个模拟、 数字基本单元电路组成并完成特定功能的电子电路的设计、调试；2. 熟悉常用电子仪器操作使用和测试方法；3. 学习计算机软件辅助电路设计方法，能熟练应用电子线路cad 进行电路设计和印刷电路板的设计制作；4. 学习电子系统电路的安装调试技术；5. 拓展电子电路的应用领域，能设计、制作出满足一定性能指标或特定功能的电子电路设计任务。二 、 设 计 指 标数显温度测量器技术指标与要求：1）温度测量范围： 20100。2）以数字形式显示温度。3）具有调零电路，为减少或消除外界干扰，电路应具有低通功能。三 、 总 体 电 路分 析1）电路总体框图2) 总体设计方案

3、讨论数字式测温电路应具有下列基本功能：1、能把温度测量转换为成比例的模拟信号（电压或者电流） 。2、能把模拟电信号变换为数字信号。3、最后通过数字电路直接显示出温度值。四 、 各 部分 电 路 的 组 成 和分 析（一）温度传感器及电压放大温度传感器有多种类型，可根据测温范围和测温精度进行选择。根据设计要求的测量范围，可选用集成温度传感器，型号ad590 。温度传感器电压放大v/f转换计 数 及 寄存译码及驱动电路数码管显示门控电路ad590是一个二端器件，其输出电流i 的大小受温度控制，温度系数为1a/, 直接比例于绝对温度，通过电r 得到电压u。输出的 u需要经过电压放大， 才能进行 a/

4、d 转换。本次的放大电路设计有三个运算放大器组成，a1,a2 为同相输入放大电路，其对称性可获得很高的共模抑制比和低漂移特性。a3 为差动放大电路，经分析可以得到：u。=(u-ur)(1+2r1/rw)r3/r2 上式中 u 为传感器输出电压，ur为参考电压，它是由稳压管经电位器 rt分压取得。温度传感器连接的电压放大电路注明：也可以自己连接温度传感电路。其简易电路图如下，在此不进行具体分析。它是通过热敏电阻连接组成的。温度传感电路及其放大电路（二） v/f 变换电路的分析v/f 变换电路的作用是把检测到的模拟电压经放大后变成对应频率的脉冲信号，脉冲信号的频率f 与输入电压成正比：f=ku u

5、为 v/f 变换电路的模拟输入电压，k为比例系数。只要在固定的时间t 内( 由定时器控制时间t)，对 v/f 转换器输出的脉冲进行计数，计数值与脉冲频率间的关系为：d=ft=tku v/f 变换型 a/d 转换器的电路结构框图如下：其中 v/f 转换器选用 lm331 ，下面为其引脚功能：电流源并输出端；电流源控制端；脉冲信号输出端；接地端；充电时间控制端；电压比较器阈值电压控制值；被测电压信号输入端；电源电电压输入端。电路设计运用引脚6 控制电压， 相当于一个电压比较器，由于被测范围为20-100 ，可以控制此范围的电压进入v/f 转换器，进行工作，其他电压受到限制，转换器不工作。根据此要求

6、进行电路连接f=rs*u/2.09rlrtctv/f变换器计数器寄存器单稳态触发器计数电路简易参数分析：根据 v/f 变换电路输出的脉冲信号频率f 与输入电压的关系来确定输出频率的大小， 根据温度需要显示的范围来确定频率范围，再根据频率范围来确定输入电压u 的大小。主要计算公式及其数值为：f=rs*u/2.09rlrtct； ut= （ t+273.2 ） rt*10 v ； aumin=u。/ut;au=(1+2r1/rw)r3/r2; 其中主要参数数据为：rt=6.8k,ct=0.01f,rl=1k,rs=14k,f=0.985u, 温度为 20100，得出 u 的范围是1.52hz,rt

7、=3k, 可以得出 ut 的范围是（ 0.91v）. 电压放大倍数为2 倍。由此可以确定的数值有r1=1k,r2=r3=10k.这就是前面电路里面所需要的数值参数。8524716vcc-15vr11kohm c11uf gnd3r21kohm v212 v u0r31kohm r4key = a 1kohm 50%gndgndr61kohm gndr51kohm c21uf r81kohm r7key = a 1kohm 50%vcc-15vvcc-15v三、译码和显示电路用 v/f 转换器完成 a/d 转换，需要与计数器配合使用，即在固定的时间内对v/f 转换器输出的脉冲进行计数，计数值表示

8、v/f转换器所输出的模拟电压大小。计数器选用型号为74160n,而寄存器选用型号74ls194n ， 其他的即为译码器和输出驱动电路，显示器选用三个七段数码管。以上器件都为课本所提及和介绍的，不具体画出引脚功能图。此电路图为555 定时器构成的多谐振荡器，连接一个双jk 触发器构成的四分频电路，构成 v/f 转换器前面的运行电路，最后一个为 555定时器构成的单稳态触发器。单稳态触发器的输出信号提供给计数器， 连接其清零信号。 利用其两个状态进行计数和清零。而双 jk 触发器出来的信号即为“秒时基信号”。其信号除了电路图中的连接外，还提供给了寄存器。要对 v/f 转换器输出的脉冲进行定时计数时

9、，要注意的就是，计数期间， 数码管的显示数字不应该变化，而且只有在一秒时间结束停止计数时才显示计数结果。这就是在计数和译码单元之间的寄存单元， 计数结果是否能进入寄存器由其控制端控制。即当控制端为“ 1”时，寄存器的内容保持不变，而当其为“0”时，计数结果进入寄存器。这就完成了计数，寄存的功能。锁存和清零信号的产生电路是由单稳态触发器完成的，其引出端口送入计数器的清零端，而单稳态触发器的信号由原来的秒信号送入，对其进行触发，完成不同信号对应的不同功能。这就是后面所需完成的计数，寄存，驱动及其显示电路。总体电路的设计由上述文字和所附带的电路图构成，其原理和分析已经进行具体解释。五 、 数显 温

10、度 测量 器 的 总体 电 路 设计1）总电路图见附图2） 后 续电 路 方 案二后续电路用的芯片很多， 都是我们所学基本的器件， 通过在网上查寻搜索信息，有一个芯片为icl7106，icl7106 是一种 3.5 位 a/d 转换器。采用 40 脚 dip 封装形式。其功能就是我们方案一设计中的v/f转换、计数、寄存和译码，连接数码显示可以直接显示结果。这个器件属于相当于一个a/d 集成转换器，集多个功能于一体的芯片，但其脚码较多，而且外接电阻和电容，很多东西都不是很清楚。如果我们所学知识可以和实际现金技术相联系，我们就可以掌握更多的先进技术的运用。在此仅对此芯片进行检疫介绍，知道它的集成功

11、能，其大致电路图连接如下此方案在我们所学范围和信息搜索中可以构建，如果仅参考我们所学知识，icl7106 芯片不在我们的参考文献中，我们只有在信息检索中才可以搜索这个集成芯片。 和第一个方案进行对比， 这个后续电路较简单，而第一个方案虽然后续电路较麻烦，但却充分运用所学知识，把我们所学知识和电路设计紧密连接。我们比较青睐于第一方案， 第二方案仅在次提及， 如果实际生活中需要数显温度测量器则更青睐于第二方案，这是两个方案的简易对比。六 、 设 计 总 结1、 设 计 过 程中 所 遇 问 题 及其 解 决 方 案在这次课程设计中， 我们也遇到了很多麻烦。 我们这次做的是数县温度测试器， 因为要用

12、到计数器计数后还得用寄存器寄存，温度不停变化就要在数码显示管中显示。为了更详细的看到温度变化， 要将信号控制在一秒内不能变化。 用寄存器就要有秒信号产生， 再怎样产生秒信号过程中，我们遇到了困难。最后经过查阅资料，我们决定用多谐振荡器来产生频率信号， 利用分频器分频来产生秒信号。在设计绘制图形时，因为暂时没有学到cad 制图，我们选用仿真软件进行制图。由于以前从来没有用过，所以我们运用很不熟练，最后用了很长时间才完成了图形的设置。2、设计 心 得 体会短短四天的的数电课程设计结束了，回想上周老师说这周要做课程设计时还一片迷茫，不知道怎样做，只觉得学到的东西很零碎，不知道要怎样将学到的知识很好的

13、用道实际运用中去。做设计的第一天， 基本上就是查资料翻课本， 将课本学的知识与搜集到的资料结合起来，经过一天的认真研究，我们基本上搞懂了，然后也有了初步的设计方案和设计方法。第二天我们就开始进行设计，遇到不懂的就询问同学和老师，翻阅资料， 终于经过这四天的努力成功完成了这次设计。作为一名电气工程及自动化大二的学生，我觉得能做这样的课程设计是十分有意义。 在已度过的两年的大学生活里我们大多数接触的是专业基础课。 我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去面对现实中的各种问题？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。在做本次课程设计的过程中， 我感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书。为了让自己的设计更加完善， 更加符合工程标准，一次次翻阅资料是十分必要的，同时也是必不可少的。另外，课堂上也有部分知识