数字温度计实验报告h

《数字温度计实验报告h》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、实验日期：2009年7月6日~8日实验室：3—228座位号：10清华大学电子工程系数模混合硬件系统设计——数字温度计实验报告班级：无七九班姓名：胡聪世学号：2007011218实验日期：2009年7月6日~8日交报告日期:2009年7月11日一、实验目的：1.解决实际问题的能力。（方案→结果）2.电路系统的设计能力。（模块化，EDA）3.电路系统的调试能力。（系统调试）4.实验研究，表达能力。（报告，结果数据处理分析，创新性见解和改进措施）二、实验题目：用热敏电阻作为温度传感器，设计一个数字温度温度计。热敏电阻的典型特性如下表所示。具体数据要求如

2、下：实验的要求1.按照上表接入所列的电阻，电路应显示相应的温度值，温度范围不得小于20～50℃，误差不的大于±2℃2.按照上表接入所列的电阻，电路应显示相应的温度值，温度范围不得小于20～50℃，误差不的大于±1℃3.按照上表接入所列的电阻，电路应显示相应的温度值，温度范围不得小于5～70℃，误差不的大于±1℃4.*温度范围不得小于-10～+80℃，误差不的大于±1℃，电路应能显示一昼夜的最高温度与最低的温度值。三、实验设计：（1）总体思路：将表示温度的自然量与电阻关系，通过合理的拟合曲线，得到函数关系F1，通过构造相应的电路，得到电压与电阻的函

3、数关系F2，F2与F1满足正比关系。这样就可以得到将温度线性表示的电压值——容易进行相关操作。此为电路的电阻电压线性化部分。为了将温度通过数码管表示出来，需要通过计数器进行计数，使得数码管可以显示0~99℃的温度值。此为温度显示计数部分。由于数码管计数为数字量，为了能够通过比较，使得计数在何时的情况下停止，需要引进数模转换部分，将数字量变为模拟量，方便与电阻电压进行比较，此为DA转换部分。将上面得到的两部分比较，并在电阻电压低于数码管电压时计数，否则停止计数。此为电压比较部分。对于最高温和最低温的记录，可以采用一些组合逻辑和寄存器实现。此外，为了

4、能够实时的进行温度记录，需要一个刷新电路。（2）电阻电压线性化部分：首先通过特性曲线绘制散点图：通过观察可以看出，特性曲线的特点是，在中温部分，散点的分布接近于双曲线，而在高温和低温部分和双曲线出现偏差，为了得到合适的表达式，对于中温部分，根pRp+21T=R+q据题目要求，拟合15~55℃采用1进行拟合，得到结果为−+9.911R402.6T=R+4.256，如图所示：对高低温的部分，进行修正，由于高温还有两个点，低温还有三个点，基本可以用直线进行拟合，进行补偿，得到如下的补偿算式：T=−6.339R+13.54对于高温部分：fixH,T=−0

5、.1461R−1.67对于低温部分：fixL,这样就得到了需要的表达式。下面实现具体电路：ଵ对于中温部分，考虑到后面的DA转换网络的输出是电压值的的倍数关系，于ଷ.ଶ是对热敏电阻的电压输出也采用这一比例系数。考虑实际可以采用滑动变阻器的调节电阻，为了直接利用运放的12V电压进行连接，得到如下的输出电压表达式：−+9.911R402.6T=对比拟合算式R+4.256可以得到两者的关系为对应的中温部分的电路图为：对于高低温的补偿部分：结合算式Tfix,H=−6.3391R+3.54T=−0.1461R−1.67fix,L以及要实现的输出，并结合实验实

6、际中的电阻值，可以得到下面的表达式：其中1.7和5.4V为进入高温和低温时的分界值，经过这两个点后，才开始对原来的电压值进行相应的补偿。Vin为中温部分的输出电压值。具体电路图如下：考虑到负温度时，输出的电压为正值，这样不方便与后面数码管数据的比较，不能使数码管显示合理的温度，于是需要采用整流电路，仿照模电课本上的习题，可以得到如下的整流电路，在电压为正的时候保持，电压为负的时候使电压反向，然后通过一个反相器，得到输出均为负值的输出。电路如如下：（3）数码管显示电路及DA转换网络：采用74LS90器件进行十进制计数，并将其对应的模拟量通过简单的权

7、电阻网络转换为模拟电压值。10和20是实验室比较容易找到的电阻值。权电阻网络如下：考虑十位和个位的权值，采用如下的整体电路：由于高点位输出是5V，低电平为0V，因此经过权电阻转换电路之后，输出是数码管显示之数的1/3.2，再将十位，个位分别通过一个比例器，输出3倍后，再通过一个比例加法器，各位的值乘以0.1加上十位值的1倍再输出，就是这个模块的最终输出了。这也就是上面的电阻电压线性转换采用3/32的比例关系，而不是直接采用0.1的关系的原因。（4）比较电路部分：通过运放组成一个简单的比较器实现，但是考虑到后面要进行数字逻辑，判断是否停止计数，所以

8、要将电压转化为5V和0V的值，这可以用一个二极管和电阻分压表示，如下图所示：同向输入端接数码管输出电压，反向输入端接电阻电压网络的电压输