数字电路课程设计—数字显示计数器

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1、摘要本设计是用电路来实现温度测量，具体要求如下：1）温度测量范围：20~100℃。2）以数字形式显示温度度。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。第一步，由传感器LM35测量温度并转换成电压，以电压的形式输出。A/D转换器可以对所产生的电压进行转换，但是由于产生的电压太小，信号薄弱，转换精度不够准确，故将信号进行放大。第二步，系统中选用通用型放大器μA741对LM35输出的电压信号进行幅度放大，还可对其进行阻抗匹配、波形变换、噪声抑制等处理。系统采取同相输入，电压放大倍数为5倍的放大电路。这样可以使电压信号增强，提高转换后的数字量精度。第三步，把放大

2、后的电压信号传入双积分A/D转换器，从而使模拟信号转换成数字信号，通过显示管显示出来，在A/D转换过程中，根据电压对一定时间内的固定频率的脉冲进行计数，而所记的脉冲个数正好等于温度传感器所测量的温度数。第四步，由于题目要求，测量范围是20℃—100℃，所以我们设计了在此温度范围内，电路增加了一个显示灯。低于20℃时，数字显示管能够显示，但是信号灯不亮。超过100℃时，显示灯熄灭，电路停止工作。上述即为本设计的实验电路概述。目录121概述31.1.温度传感器电路:31.2.信号放大电路：31.3.双积分A/D转换电路：31.4.计数、数字显示电路：42.系统总体方案及硬件设

3、计42.1.系统整体方案42.2.硬件设计42.2.1.温度传感器电路42.2.2.信号放大电路52.2.3.双积分A/D转换电路：52.2.4.计数、数字显示电路：73.软件设计84.课程设计体会9参考文献附1：系统原理图附2：双积分型A/D转换结构框图121概述1.1.温度传感器电路:LM35的输出电压与摄氏温度的线形关系可用下面公式表示，0℃时输出为0V，每升高1℃，输出电压增加10mV。其电源供应模式为单电源其接法如图所示。单电源模式在25℃下电流约为50mA利用LM35或LM45温度传感器。输出电压V=10mV/℃×t(t为测量温度值)，温度测量范围0-100℃

4、。OUTPUT0mV-10mV/℃Vs(4-20V)LM351.2.信号放大电路：由于温度传感器LM35输出的电压范围为0～0.99V，虽然该电压范围在A／D转换器的输入允许电压范围内，但该电压信号较弱，如果不进行放大直接进行A／D转换则会导致转换成的数字量太小、精度低。系统中选用通用型放大器μA741对LM35输出的电压信号进行幅度放大，还可对其进行阻抗匹配、波形变换、噪声抑制等处理。系统采取同相输入，电压放大倍数为5倍，电路图如图所示。1.3.双积分A/D转换电路：双积分型A/D转换器是一种间接A/D转换器，它首先将输入的模拟电压信号转换成与之成正比的时间宽度信号，然

5、后正这个时间宽度里对固定频率的时钟脉冲计数，计数结果就是正比于输入模拟电压的数字信号。因此也将这种A/D转换器成为电压-时间变换型（简称V-T变换型）A/D转换器。121.1.计数、数字显示电路：计数、数字显示电路使用74192N芯片，其是同步十进制计数器，具有双时钟输入，并具有清零和置数等功能。具体功能见下文。2.系统总体方案及硬件设计2.1.系统整体方案电路基本原理：本电路由温度检测电路，数字显示部分等组成温度检测电路将温度转换成相应的电压信号，信号放大后送入AD转换器转换，变为数字信号进行显示。温度传感电路信号放大电路A/D转换电路数字显示电路信号报警电路测温系统

6、原理框图2.2.硬件设计2.2.1.温度传感器电路输出电压与摄氏温度线性成比例，且无需外部校准或微调，可以提供±1／4℃的常用的室温精度。LM35的输出电压与摄氏温度的线形关系可用公式表示，0℃时输出为0V，每升高1℃，输出电压增加10mV。这样，在温度为0~100oC时输出电压为0~+10V，即输出电压与温度成比例。2.2.2.信号放大电路由于温度传感器LM35输出的电压范围为0～0.9912V，虽然该电压范围在A／D转换器的输入允许电压范围内，但该电压信号较弱，如果不进行放大直接进行A／D转换则会导致转换成的数字量太小、精度低。系统中选用通用型放大器μA741对LM3

7、5输出的电压信号进行幅度放大，还可对其进行阻抗匹配、波形变换、噪声抑制等处理。系统采取同相输入，电压放大倍数为5倍1.1.1.双积分A/D转换电路：如图是双积分型A/D转换器的原理性框图，它包含积分器、比较器、计数器、控制逻辑和时钟信号源几个组成部分。12双积分型A/D转换结构框图下面讨论它的工作过程和这种A/D转换器的特点。转换开始前（转换控制信号VL=0）先将计数器清零，并接通开关S0，使积分电容C完全放电。VL=1时开始转换。转换操作分两步进行：第一步，令开关S1合到输入信号电压V1一侧，积分器对V1进行固定时间T1的积