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《數(shù)字溫度計設(shè)計.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、福州大學(xué)電氣工程與自動化11級電子技術(shù)綜合性實驗實驗報告專業(yè)班級電氣（8）班學(xué)號011100838姓名張強指導(dǎo)教師涂娟2013年6月一、設(shè)計要求溫度計是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及科學(xué)研究中最常用的測量儀表，本實驗要求用中小規(guī)模集成芯片設(shè)計并制作一數(shù)字式溫度計，即用數(shù)字顯示被測溫度。具體要求如下：①溫度測量范圍為；②測量精度；③4位LED數(shù)碼管顯示對應(yīng)的溫度值（000.0～100.0）；④每秒更新數(shù)據(jù)2次以上。二、方案選擇與確定（含各部分電路原理圖、工作原理和參數(shù)計算）1電路的設(shè)計數(shù)字溫度計電路原理系統(tǒng)方框圖，
2、如圖1.1.溫度采集電壓放大AD轉(zhuǎn)換數(shù)碼管驅(qū)動溫度顯示圖2.1電路原理方框圖通過溫度傳感器LM35采集到溫度信號，經(jīng)過整形電路送到A/D轉(zhuǎn)換器，然后通過譯碼器驅(qū)動數(shù)碼管顯示溫度。ICL7107集A/D轉(zhuǎn)換和譯碼器于一體，可以直接驅(qū)動數(shù)碼管，省去了譯碼器的接線，使電路精簡了不少，而且成本也不是很高。ICL7107只需要很少的外部元件就可以精確測量0到200mv電壓，LM35本身就可以將溫度線性轉(zhuǎn)換成電壓輸出。綜上所述，采用LM35采集信號，用ICL7107驅(qū)動數(shù)碼管實現(xiàn)信號的顯示。2電路原理及其電
3、路組成數(shù)字溫度計的設(shè)計原理圖見附錄1。它通過LM35對溫度進行采集，通過溫度與電壓近乎線性關(guān)系，以此來確定輸出電壓和相應(yīng)的電流，不同的溫度對應(yīng)不同的電壓值，故我們可以通過電壓電流值經(jīng)過放大進入到A/D轉(zhuǎn)換器和譯碼器，再由數(shù)碼管表示出來。2.1傳感電路LM35具有很高的工作精度和較寬的線性工作范圍，該器件輸出電壓與攝氏溫度線性成比例。因而，從使用角度來說，LM35與用開爾文標準的線性溫度傳感器相比更有優(yōu)越之處，LM35無需外部校準或微調(diào)，可以提供±1/4℃的常用的室溫精度。LM35具有以下特點：（
4、1）工作電壓：直流4～30V；（2）工作電流：小于133μA（3）輸出電壓：+6V～-1.0V（4）輸出阻抗：1mA負載時0.1Ω；（5）精度：0.5℃精度（在+25℃時）；（6）漏泄電流：小于60μA；（7）比例因數(shù)：線性+10.0mV/℃；（8）非線性值：±1/4℃；（9）校準方式：直接用攝氏溫度校準；（10）封裝：密封TO-46晶體管封裝或塑料TO-92晶體管封裝；（11）使用溫度范圍：-55～+150℃額定范圍傳感器電路采用核心部件是LM35AH，供電電壓為直流15V時，工作電流為120
5、mA，功耗極低，在全溫度范圍工作時，電流變化很小。電壓輸出采用差動信號方式，由2、3引腳直接輸出，電阻R為18K普通電阻，D1、D2為1N4148。傳感器電路原理如圖2.1.采樣值的準確量化是溫控電路正常工作的關(guān)鍵，這里采用以下?lián)Q算辦法來進行量化。設(shè)經(jīng)過信號調(diào)理后的電壓為Ui，則已知－10V對應(yīng)的溫度為－55℃，10V對應(yīng)的溫度為125℃，易求得比例因數(shù)Kt＝0.111V/℃。溫度為0℃時，ΔT＝55℃（即相對于－55℃的變化量）。圖2.1傳感器電路原理圖Ui轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后，每個數(shù)字量對應(yīng)電壓值
6、為4.883mV，（由12位AD，滿量程20V可得），用Ks表示。可求得數(shù)字量變化與溫度變化的對應(yīng)關(guān)系：＝（0.111V/℃）/（4.883mV/數(shù)字量）＝22.73數(shù)字量/℃當ｔ＝0℃時，AD輸出的數(shù)字量D0=0+55℃×22.73數(shù)字量/℃＝1250＝04E2H。溫控電路由傳感器電路、信號調(diào)理電路、A/D采樣電路、單片機系統(tǒng)、輸出控制電路、加溫電路構(gòu)成。電路基本工作原理：傳感器電路將感受到的溫度信號以電壓形式輸出到信號調(diào)理電路，信號經(jīng)過調(diào)理后輸入到A/D采樣電路，由A/D轉(zhuǎn)換器將數(shù)字量值送給
7、單片機系統(tǒng)，單片機系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計的溫度要求判斷是否需要接通加溫電路。2.2溫度信號采集電路Op－07芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的單運算放大器集成電路。由于OP07具有非常低的輸入失調(diào)電壓（對于OP-07A最大為25μV），所以O(shè)P-07在很多應(yīng)用場合不需要額外的調(diào)零措施。OP07同時具有輸入偏置電流低（OP-07A為±2nA）和開環(huán)增益高（對于OP-07A為300V/mV）的特點，這種低失調(diào)、高開環(huán)增益的特性使得OP-07特別適用于高增益的測量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號等方面。OP－07具有以下
8、特點：超低偏移：150μV最大。? (1)低輸入偏置電流：1.8nA。? (2)低失調(diào)電壓漂移：0.5μV/℃。? (3)超穩(wěn)定，時間：2μV/month最大? (4)高電源電壓范圍：±3V至±22V它的引腳圖如圖2.2所示。18273645圖2.2 OP-07引腳圖OP-07芯片引腳功能說明：1和8為偏置平衡(調(diào)零端)，2為反向輸入端，3為正向輸入端，4接地，5空腳6為輸出，7接電源+。OP-07高精度運算放大器具有極低的輸入失調(diào)電壓，極低的失調(diào)電壓溫漂，非常低的輸入噪聲電壓幅度及長期穩(wěn)定等特
