模拟电子技术课程设计-数字温度计

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1、茂名学院课程设计说明书课程名称：模拟电子技术题目：数字温度计学生姓名：专业：电子信息工程班级：学号：指导教师：日期：2008年06月23日茂名学院课程设计任务书一、设计题目数字温度计二、主要内容及要求温度计是工农业生产及科学研究中最常用的测量仪表。本课题要求用中小规模集成芯片设计并制作一数字式温度计，即用数字显示被测温度。具体要求如下：1）测量范围0～200度。2）测量精度0.1度。3）4位LED数码管显示。4）温度超过40度报警。三、进度安排1．2008年6月13日，老师给出选题内容，课程设计的相关要求，指导时间及

2、任务完成期限等。2．2008年6月14日～2008年6月17日，通过网上搜索和图书馆查找参考文献，构造整个设计思路。3．2008年6月18日2008年6月24日，选择适当的芯片组合电路，构造电路图，并在EWB上仿真。并进行课程设计的答辩。4．2008年6月25日～2008年6月26日根据电路图及其的原理整理写出设计方案。5．2008年6月27日设计方案的排版，修正，改进，按要求打印方案。四、总评成绩指导教师学生签名数字温度计一、设计任务与要求1、设计要求温度计是工农业生产及科学研究中最常用的测量仪表。本课题要求用中小

3、规模集成芯片设计并制作一数字式温度计，即用数字显示被测温度。具体要求如下：1）测量范围0～200度。2）测量精度0.1度。3）4位LED数码管显示。2、原理框图传感器放大系统A/D转换显示  图1数字温度计原理框图  3、主要参考元器件硅热敏晶体管，LM324，CC7107，电阻及电容若干。4、扩展温度超过40度报警。二、方案设计与论证由设计和任务要求可知道，本设计实验主要分为四个部分，即传感器、放大系统、模数转换器以及显示部分。经过分析，传感器可以选择对温度比较敏感的器件，做好是在某参数与温度成线性关系，比如硅热敏

4、晶体管、热敏电阻等；放大系统可以由集成运放组成：A/D转换器需要选择有LED驱动显示功能的，而可供选择的参考元件有CC7107，CC7117，MC14433等；显示部分用4位LED数码管显示。方案一：用一个热敏电阻,通过热敏电阻把温度转化为电压,再得到每一度热敏电阻的电压变化值,用LM324运放做成乘法器,使电压乘以一个比例系数,使一度的变化得到一个整数变化的电压值,然后送入MC14433A/D转换器进行数模转换和数字显示.。方案二：用硅热敏晶体管做传感器把温度转化为电压，在把每一度的电压变化值通过LM324集成运放

5、进行放大，使其放大的信号应能满足CC7107数模转换的要求，进行数字显示。由于MC14433模数转换器的显示部分需要驱动器CD4511，基准电压又需要一个MC1403，也就是需要外接的电路和元件相对复杂和麻烦。而3位双积分A/D转换器CC7107是CMOS大规模集成电路芯片，其片内已经集成了模拟电路部分和数字电路部分，所以只要外接少量元件就成了模拟电路和数字电路部分，所以只要外接少量元件就可实现A/D转换。因此选用方案二。三、单元电路设计与参数计算1．传感器部分硅热敏晶体管，在温度发生变化时，热敏晶体管的b-e结正向

6、的温度系数为-2mV/℃，即温度每升高1℃，b-e结电压降低2mv,利用这个特性可以测量温度。图2设置电路图如图2所示，采用9V的电源供电，be间的电压全部反馈的输入到同相输入端，运放引入了电压负反馈，在理想运放的条件下，输出电阻为零，所以可以认为电路的输出Vo为恒压源。Vo2．放大系统图3放大系统是把温度传感器输出的弱信号放大，将每一摄氏度对应的电压以整数输出，可以利用集成运放lm324组成一个同相比例放大电路，由于温度传感器输出的电压与温度的线性关系为-2mV/℃，即温度每升高1℃电压降低2mV,因此可以使得电压

7、通过同相比例运算电路放大5倍，即1℃对应电压为10mV。电路如图3所示。通用型低功耗集成四运放LM324，内含4个独立的高增益、频率补偿的运算放大器，既可接单电源使用(3～30V)，也可接双电源使用(±1.5～±15V)，驱动功耗低，可与TTL逻辑电路相容。图4m324引脚图管脚图如图4所示。3．A/D转换器（1）调零电路图5VoVi-Vi+当硅热敏晶体管置于0摄氏度的温度下时由于B-E管压降可能使得A/D转换器的数字显示不为零，因此要设计一个调零电路。本实验设计了一个电桥电路，通过调节可变电阻可以使得电桥平衡，即输

8、出为零。电路图如图5所示。（2）模数转换部分（其中包括参考电压电路）3位双积分A/D转换器CC7107的引脚图和管教图以及功能简介3位双积分A/D转换器CC7107是CMOS大规模集成电路芯片，其片内已经集成了模拟电路部分和数字电路部分，所以只要外接少量元件就成了模拟电路和数字电路部分，所以只要外接少量元件就可实现A/D转换。1)CC7107内