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1、可编辑版新疆大学课程设计报告所属院系：电气工程学院专业：电气工程及其自动化课程名称：数字电子技术课程设计设计题目：数字温度计的设计班级： 学生姓名：学生学号：指导老师:完成日期：2010.12.24Word完美格式可编辑版课程设计题目：数字温度计的设计要求完成的内容：一、技术指标：1.基本范围测温0~100℃；2.精度误差小于1℃；3.LED数码直读显示温度大小。二、设计内容及步骤1.提出两种方案，并对该两种方案进行评价以选出最优方案；2.完成各单元电路的设计和绘制出各单元电路图；3.设计出总体电路图；4.对各单元
2、电路及总体电路进行仿真和调试；5.实训小结三、实训工作量：在一周内和同组同学设计出数字温度计的电路设计、仿真、调试。指导教师评语：评定成绩为：指导教师签名：年月日Word完美格式可编辑版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
3、（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
4、。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。Word完美格式可编辑版比较上述两个方案，方案一明显优越于方案二，它用AD590采集温度信号，用ICL7107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；即采用方案一。一、单元电路的设计通过AD590对温度进行采集，通过温度与电压近乎线性关系，以此来确定输出电压和相应的电流，不同的
5、温度对应不同的电压值，故我们可以通过电压电流值经过放大进入到A/D转换器和译码器，再由数码管表示出来。2.1传感电路AD590是半导体结效应式温度传感器，PN结正向压降的温度系数为-2mV/℃,利用硅热敏晶体管PN结的温度敏感特性测量温度的变化测量温度,其测量温度范围为-50～150。AD590输出电流值(μA级)等于绝对温度(开尔文)的度数。使用时一般需要将电流值转换为电压值,如图2.1.1图中,Ucc为激励电压,取值为4～40V;输出电流I0以绝对温度零度-273℃为基准,温度每升高1℃,电流值增加1μA。图2.1.1AD
6、590基本原理图温度t对应输出电流Io为:Io(t)=273μA+t×1μA/℃（式1）式中:273μA为摄氏零度时输出的电流值；t为测得的摄氏温度。在室温25℃时,输出电流：Io(25)=(273+25)=298μAAD590构成的电压输出电路如图所示：Word完美格式可编辑版图2.1.2AD590构成的电压输出电路图电路具有偏置和增益调节装置功能，为了改善输出电压的性能,电路中采用了电压跟随器。由于AD590输出的是绝对温度,而实际显示的是摄氏温度,设计差动放大电路(U1,U2为输入),调整电位器使U1=2.73V,则图3
7、输出电压值Uo与温度传感器测得的摄氏温度呈线性关系,计算公式为:（式2）对于25℃的室温,Uo=2.5V。2.2温度信号处理放大电路OP－07芯片是一种低噪声，非暂波稳零的单运算放大器集成电路。由于OP-07具有非常低的输入失调电压（对于OP-07A最大为25μV），所以OP-07在很多应用场合不需要额外的调零措施。OP-07同时具有输入偏置电流（OP-07A为±2nA）和开环增益高（对于OP-07A为300V/mV）的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得OP-07更用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号。OP－07具有
8、以下特点： (1)超低偏移：150μV最大。 (2)低输入偏置电流：1.8nA。 (3)低失调电压漂移：0.5μV/℃。 (4)超稳定，时间：2μV/month最大18273645它的引脚图如图2.2.1所示：图2.2.1 OP-07引脚图Word完美格式可编辑版OP
