课程设计：数字温度计

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1、课程设计(论文)题目名称数字温度计课程名称电子技术课程设计学生姓名学号系、专业指导教师2011年12月16日摘要温度计是工农业生产及科学研究中最常用的测量仪表。使用温度测量仪，首先经过AD590集成温度传感器的作用，使外界温度转换为电流用表示。因为上述为绝对温度K和电流之间的转换关系，而在设计中我们需要采用℃，所以我们必须使其转换成摄氏温度℃和电流之间的关系，这就要用到K—℃变换器。通过K—℃变换器的作用，我们便得到想要的℃和电流之间的直接转换关系。得到的电流再经过放大器的放大，即可直接用电压表读出被测对象的温度值。然

2、后放大后的电压接一比较器，比较器的输出端接报警设备。报警设备可由一个发光二极管组成。在设置了预警温度后，由比较器输出端的电压决定二极管是否发光，从而起到警报作用。经TC7017AD转换后，再通过数码管显示。关键词：AD590　　放大器　　TC7107数码管目录摘要……………………………………………………………………….1系统总体设计11.1总体方案设计11.2系统原理框图及电路图12系统详细设计22.1温度传感器22.2转换与放大电路32.2.1K-C转换电路32.2.2放大器42.2.3比较器42.2.4报警设备52

3、.2.5电路原理图52.3A/D转换电路62.4数码管显示103仿真与调试113.1电路的仿真113.2仿真结论134总结13附录元件清单…………………………………………………………14参考文献151系统总体设计1.1总体方案设计图1所示为数字温度计的原理框图。其工作原理是将被测的温度信号通过传感器转换成温度变化的电压信号，此电压信号经过放大电路后，通过模-数转换器把模拟量转变成数字量，最后将数字量送显示电路，用4位LED数码管显示。显示电路A/D装换放大器传感器图1.11.2系统原理框图及电路图图1.2整体原理图2系

4、统详细设计2.1温度传感器此电路是基于模拟AD590设计的，它是利用PN结正向电流与温度的关系制成的电流输出型两端温度传感器。这种器件在被测温度一定时，相当于一个恒流源。该器件具有良好的线性和互换性，测量精度高，并具有消除电源波动的特性。即使电源在5～15V之间变化，其电流只是在1μA以下作微小变化.1、流过器件的电流(μA)等于器件所处环境的热力学温度(开尔文)度数。2、可测量范围-55℃至150℃.3、供电电压范围+4V至+30V.AD590集成温度传感器进行温度～电流转换。它是一种电流型二端器件，其内部已作修正，

5、具有良好的互换性和线性。有消除电源波动的特性。输出阻抗达10MΩ，转换当量为。器件采用B－1型金属壳封装。温度—电压变换电路如图2.2所示。由图可得：由（R一般取10KΩ）所以。图2.1AD590原件符号图2.2温度——电压转换电路2.2转换与放大电路2.2.1K—℃变换器因为AD590的温控电流值是对应绝对温度K，而在设计中需要采用℃，由运放组成的加法器可以实现这一转换，参考电路如下图2.3图2.3K—℃变换电路设流经R2,R1,R3的电流分别为对图2.3的反相输入节点可列出下面的方程：若（实际应用中可取R1=R2=

6、R3=5KΩ）而计算得则式(2.3.1)可变为（2.3.2)元件参数的确定和－UR选取的指导思想是：0℃（即273K）时，U2=0V综合式（2.2.1），可得。(2.3.3)2.2.2放大器图2.4反相比例放大器设流经R4，R6的电流分别为i4，i6。由虚断的概念可知，i4=i6，为了提供一个合适的静态偏置，故在其同向端接入一个平衡电阻(2.4.2)要使U3满足100mV/℃，又因为U2=10mV/℃，所以我们可取2.2.3比较器电压比较器是集成运放非线性应用电路,常用于各种电子设备中.它将一个模拟量电压信号和一个参考

7、固定电压相比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。图2.5电压比较器由电压比较器组成，如图2.5所示。Uref为报警时温度设定电压5V，R7,R8用于稳定输入电压。R9用于改善比较器的迟滞特性，R10用于报警设备的输入电阻，用来控制输入电流的大小。这些电阻决定了系统的精度。由比较器的虚短和虚断概念得经过调试，可取2.2.4报警设备发光二极管为其核心设备,其发热量小，耗电量也少，节能。由低压电源供给，供电电压大大约为6-24V之间。当的值小于的值时，输出为低电平，三极管截止，发光二极管无响

8、应。当的电压值大于时，输出为高电平，三极管导通，此时发光二极管发光，产生警报！图2.6发光二极管图2.7报警设备电路2.2.5电路原理图由上述各设计电路可得出如图2.8所示电路原理图。图2.8转换与放大电路2.3A/D转换电路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。