电子设计课程设计指导书通信专业

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1、电子技术课程设计指导书8一．设计题目数字温度计二．设计目的1、巩固模拟和数字电子技术基础知识，综合运用所学知识设计一个实际数字温度计。2、掌握模拟和数字电子线路的调试方法，增强工程实践能力和综合分析问题的能力。三．设计内容及要求温度测量采用铂热电阻（PT100）测量，将0ºC~70ºC的温度进行测量与放大，转化为0-3V的电压信号输出。具体要求：1、能对0℃~70℃的温度进行检测，放大转换为0~3V电压输出，测量误差±1℃（设铂热电阻Rt=100(1+At)，其中A=3.9684X10-3/℃）。2、温度用3个共阳极的七段数码管显示，显示范围从00.0℃到70.0℃。注意，课程设计当中，用1

2、00欧姆电阻串联20欧姆电位器来代替铂热电阻（PT100）进行调试测量。四、设计原理1、总体设计此课题包含五部分：测量电桥、电桥驱动电源、电压放大电路、温度限报警电路、显示电路。热电阻温度传感器电桥电路A/D转换电路显示电路电压放大电路电桥电源驱动图1温度测量电路结构框图2、电路设计（1）电桥及电源驱动电路设计基于恒流源的电桥电路如图1所示,TL431和R5为OP07（或者用其他运放，比如LM324）提供恒压源Vref,R7和C1作为电源滤波。同时R2,R1,R6,R3,VR1作为测量电桥,通过检测A端和B端的电压差Vab来计算温度的变化,8根据集成运算放大器工作在线性区域的输入端虚短特性,

3、OP07的2端电压等于3端电压;由于TL431、R7、C1为OP07的3端提供了相对稳定的电压源Vref，根据集成运算放大器工作在线性区域的输入端虚断特性,流过R6的电流只流经Rt（本系统中，用可调电位器VR1来模拟，温度变化引起的电阻变化）,所以相当于有一个恒流源流经R6和VR1；当电桥达到动态平衡时，有：图2电桥电路R1·R6=R2·（R3+VR1）通过计算可知:则电桥电路的输出电压Uab两端的电压为:Uab=-Uref·ΔRt/(R1+R2)（ΔRt就是VR1的实际值）从而求得铂热电阻阻值变化量:ΔRt=-Uab·(R1+R2)/Uref可见ΔRt与Uo成线性关系。（2）电压放大电路设

4、计图2电路中，取R2、R6等于0.51K，R1、R3等于100欧姆，又Uerf=2.5V当温度他t=0°C时VR1=0，Uab=0Vt=70°C时VR1=27.8欧，Uab=-0.1168V（调试时，我们用20欧姆的替换，Uab=-0.08V）因此，放大器所需的放大倍数为：A=700mv/80mv=8.75放大电路如图3所示。由图3可知，VR3两端的电压是Ua-Ub=Uab，Vo1-Vo2=(R10+R15+VR3)(Ua-Ub)/VR3Vo=-R12/R11(Vo1-Vo2)=-R12/R11(1+2R10/VR3)(Ua-Ub)所以A=(1+2R10/VR3)·R12/R11=A1XA2

5、A1为(1+2R10/VR3)，A2为R12/R11可取R10=4.7K，VR3=3.6K，则A1=3.64取R12=24K，R11=10KA2=2.4则A=A1XA2≈8.758图3放大器电路（3）AD转换及温度显示电路设计ICL7107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。ICL7107模数转换原理图如图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。图4ICL7107模数转换器原理图8ICL7107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

6、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。ICL7107的A/D转换及数字显示图的部分电路原理图如下：图4ICL7107数字部分框图ICL7107AD转换器的管脚排列及其各管脚功能如图6所示：V＋和V-分别为电源的正极和负极（或地）。au-gu,aT-gT,aH-gH：分别为个位、十位、百位笔画的驱动信号，依次接个位、十位、百位LED显示器的相应笔画电极。Bck：千位笔画驱动信号。接千位LEO显示器的相应的笔画电极。8PM：液晶显示器背面公共电极的驱动端，简称背电极。Oscl-OSc3：时钟振荡器的引出端，外接阻容

7、或石英晶体组成的振荡器。第38脚至第40脚电容量的选择是根据下列公式来决定：Fosl=0.45/RC图6ICL7107管脚排列COM：模拟信号公共端，简称“模拟地”，使用时一般与输入信号的负端以及基准电压的负极相连。TEST：测试端，该端经过500欧姆电阻接至逻辑电路的公共地，故也称“逻辑地”或“数字地”。VREF＋VREF-：基准电压正负端。CREF：外接基准电容端。INT：27是一个积分电容器，必须选择温