数字温度计的设计

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1、南昌航空大学课程设计数字式温度计前言随着当代科学技术的发展，电子产品在人们的日常生活中占据着越来越重要的地位。人们也越来越重视电子类的产品的精密程度。而设计出一个数字式温度计可以为人们带来很多方便，可以打破以往人们用肉眼看温度计中直接读数，可以减少一些不必要的误差等。本课题研究的是采用电桥法，测量0～200℃范围的温度，所以设计出来的数字式温度计分辨率高，打破了以往的读刻度式的测温方法，可以减少视觉误差。并且，其原理比较简单，制作起来也比较容易。其设计的要求是：用电桥法，利用PT-100热电阻对0～200℃测温范围进行测量并送LED数码管显示，要

2、求分辨率为0.1℃，数据测量间隔时间为5秒。（铂热电阻用精密电位器代替）整个思路是：采用电桥电路，使得在输入5V的稳压电源输出最大值为2mV的电压，然后通过一个放大电路将电压放大为2V，将最后的测量数据送LED数码管显示，而此时则需要一个译码器，以及数码管的驱动器等。然而，由要求是分辨率为0.1，故最后的显示结果最大值为199.9。23南昌航空大学课程设计数字式温度计第一章设计内容及要求1．1基本要求采用电桥法，利用PT100热电阻对0～200℃测温范围进行测量并送LED数码管显示，要求分辨率为0.1℃，数据测量间隔时间为5S。1．2提高要求1、

3、针对不同的铂热电阻讨论不同的温度信号测量办法。2、利用电路对测温电路进行非线性校正，提高测温精度（电路非线性校正和EPROM查表法非线性校正）。3、讨论误差的形成因素和减少误差的措施。4、进行简单的温度开关控制。1．3系统参考原理框图系统总框图如图1.1所示：显示电路A/D转换放大电路电桥电路时钟电路供电电路图1.1系统总框图23南昌航空大学课程设计数字式温度计第二章总体设计方案2．1方案一总体工作电路原理图：MC1403部分有错，见下面的应用。10K20K4.7KIN4148190133K20K20K10K10KMC14433CD4511470

4、K470K3K1000.1μ0.1μ123456789101112131415-5V161718192021222324123“1”4567816MC1413+5V12345678161514131211109千百十个位选开关4只数码管译码驱动A/D转换器VAGVRVXR1R1/C1C1C01C02DUCP1CP2VEEVDDQ3Q2Q1Q0DS1DS2DS3DS4OREOCVSSabcfegd3K+5V+9V探头图2.1方案一原理图本方案以半导体二极管作为温度传感器,因为半导体二极管的正向压降决定于正向电流的大小和温度，当正向电流一定时，正向压

5、降随温度的升高而下降。对于普通的硅二极管1N4148而言，具有约－21mV/℃的温度系数，当两个1N4148串接时，总的正向压降与温度的关系约为－42mV/℃。理论和实践都已证明，在－50℃～＋150℃的范围内，二极管的测温精度可达±01℃，与其他温度传感器比较，二极管温度传感器具有灵敏度高、线性好、简便的特点，而且当二极管的正向电流和温度一定的情况下，其正向压降是非常稳定的。23南昌航空大学课程设计数字式温度计2．2方案二+5V总体工作电路原理图：MC1403部分有错，见下面的应用+5V基准电源10KMC14433MC1403CD4511-5

6、V12310K470K470K3K1000.1μ0.1μ123456789101112131415-5V161718192021222324123“1”4567816MC1413+5V12345678161514131211109千百十个位选开关4只数码管译码驱动A/D转换器VAGVRVXR1R1/C1C1C01C02DUCP1CP2VEEVDDQ3Q2Q1Q0DS1DS2DS3DS4OREOCVSSabcfegd-5V+-PT3K8.2K18K1K+5V图2.2方案二原理图原理介绍：从电桥电路调节电位器，使得输出电压在范围为0～2mV变化，通过

7、放大电路，使其电压值放大为2V，再将其送至LED数码管显示，并要有一定的时间间隔显示，故其中又需要有A/D转换，LED数码管的驱动等。23南昌航空大学课程设计数字式温度计第三章最佳方案的选择3．1方案一与方案二的比较方案一与方案二的不同之处在于改变温度的方式不同。方案一采用的是利用温度传感器感受温度的变化，当正向电流一定时，正向压降随温度的升高而下降，从而使显示器的显示值变化。它的测量范围是-50～150℃。方案二采用的是电桥电路，用调节电位器的方法使电压发生相应的变化，从而达到改变温度的目的。3．2最终方案由于本设计的要求是采用电桥发，与方案一

8、的设计原理不相一致，且方案一只能测试-50～150℃的温度，而设计要求的测量范围是0～200℃，方案一达不到要求。比较方案二，符合设计要