简易数字温度计的设计

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1、赣南师院物理与电子信息学院数字电路课程设计报告书姓名：班级：学号：时间：2011年6月10日13数字温度计的设计一、总体方案的选择1.拟定系统方案框图（1）方案一：本方案采用AD590单片集成两段式敢问电流源温度传感器对温度进行采集，采集的电压经过放大电路将信号放大，然后经过3.5位A/D转换器转换成数字信号，在进行模拟/数字信号转换的同时,还可直接驱动LED显示器,将温度显示出来。系统方框图如下：温度采集（AD590）电压放大数码管驱动（译码器）LED显示器A/D转换图1.1系统方案框图（2）方案二：使用数字传感器采集温度信号，然后将被测温度

2、变化的电压或电流采集过来放大适当的倍数，进行A/D转换后，将转换后的数字进行编码，然后再经过译码器通过七段数字显示器将被测温度显示出来。数字式温度传感器信号处理放大电路A/D转换（ADC0809）译码器（74HC4511）编码器七段数字显示器图1.2系统方案框图（3）方案三：使用温度频率转变电路，根据温度与频率的线性关系先将温度转变为频率，将转换的频率输入频率计中，频率计电路中通过放大整形电路、主门电路、计数器、锁存器、七段译码输出，在七段显示器中将频率显示出来，显示的频率即为对应的温度值。13放大整形电路振荡器主门电路计数器琐存器译码显示控制

3、电路温度转换为频率电路图1.3系统方案框图2.方案的分析和比较方案一中的模数转换器ICL7107集A/D转换和译码器于一体，可以直接驱动数码管，不仅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，AD590可以将温度线性转换成电压输出。而方案二经过A/D转换后，需要先经过编码器再经过译码器才能将数字显示出来。方案三只经过温度频率转换就可把温度用相应的频率显示出来，成本较低，可操作性较强。比较上述三个方案，方案三明显优越于前两个方案，它用热敏电阻采集温度信号，用NE55

4、5将温度转化为频率输入频率计中，用CD40110驱动数码管直接实现数字信号的显示，实现数字温度计的设计；省去了另加编码器和译码器的设计，所以线路更简单、直观；即采用方案三。一、单元电路的设计通过热敏电阻对温度进行采集，通过温度与频率近乎线性关系，以此来确定输出频率与其对应的温度，不同的温度对应不同的频率值，故我们可以通过频率值的改变来判断温度值，再由数码管表示出来。2.1温度转变为频率电路在由NE555组成的多谐振荡器中，电容C的充电时间和放电时间各为==13故电路的振荡周期为振荡频率为通过改变R和C的参数可以改变振荡频率。温度的改变可以改变热

5、敏电阻的阻值，而的改变又可直接导致振荡频率的变化，即可通过频率的变化来反映温度的变动。在室温下（设室温为30度）可测得负温度系数的热敏电阻的阻值为10K，取电容C为1uF,则由以上公式得，得19.2，则取为20K。温度转换为频率如下图所示：图1.4温度转换为频率2.2频率显示电路数字式频率计由放大整形电路、振荡电路、控制电路、和由主门电路、计数器电路、所存器电路、译码显示组成的译码显示电路。1.放大整形电路的设计此电路由三极管和几个74LS00与非门组成，其作用是为了把被测信号放大,然后整形为与其同频率的方波。电路如图2所示。13图2放大整形电

6、路2震荡电路此电路由一个555芯片、两个电阻和两个电容组成。电路如图3所示。由于低电平T1=R1Cln2高电平T2=（R1+R2）Cln2，高电平T2=（R1+R2）Cln2可以通过改变R1与R2来改变T1，T2的值，为了使电路发出一个合适的震荡信号，可以令C=100uf，R1=1KΩ，R2可以用一个5.1KΩ的电阻和一个10K的可变电阻来代替。电路如下所示：图3震荡电路3译码显示电路13译码显示电路由计数器电路、锁存器电路、译码显示组成。计数器电路由一片CD4017芯片组成，计数器工作时每个高电平维持一个时钟周期，每输入10个时钟脉冲，输出一

7、个进位脉冲来计数。锁存器电路由CD40110组成，40110为十进制可逆计数器/锁存器/译码器/驱动器，具有加减计数，计数器状态锁存，七段显示译码输出等功能。作用是将计数器在结束时所得的数和温度转换成的频率信号合成的结果进行锁存，使显示器上能稳定显示此时计数器的值。译码显示电路通过CD40110和七段数码管来显示。如下图所示：图4译码显示电路132.2总体电路总电路图如下所示：图5总原理图三、元器件清单序号编号名称型号数量1DS1、DS2显示器DCD_HEX_RED/GREEN22Q1、Q2译码驱动器CD4011023U1、U2、U3与非门74

8、LS0014U4、U6多谐振荡器NE5552135U5计数器CD401716R1~R7电阻77RQ热敏电阻18C1~C7电容79D1、D2二极管1N4