课程设计
——数字温度计
学 院：电子信息工程学院
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目录
一 设计任务与要求 二 总体框图 2.1总体介绍 2.2方案设计与论证 三 选择器件 3.1 传感器部分 3.2 放大系统
3.3 A/D转换 3.4 七段数码显示器 四 功能模块
4.1温度检测电路模块 4.2放大模块 4.3 A/D转换模块 4.4显示模块 五 总体设计电路图 六 硬件仿真
七 连硬件的结论和心得 参考文献
数字温度计
一 设计任务与要求
设计一个数字温度计，设计要求如下： （1）范围：0～+100℃，误差≤±0.5℃；
（2）采用3.5位电压表显示温度测量值，分辨率为0.1℃。
二 总体框图
2.1 总体介绍
温度计是工农业生产及其科学研究中最常用的测量仪表。本设计所介绍数字温度计与传统的温度计比较，具有读数方便，测温准确，其输出温度采用数字显示的特点，主要用于测温比较准确的场所。图1所示的数字温度计的电路框图。
传感器 放大系统 A/D转换 显示 图1 数字温度计的电路框图
由温度传感器、放大器、3.5位A/D转换器和数码管显示器等组成。被测温度经过温度传感器转换成随温度变化的电压，此电压经放大器放大后送到3.5A/D转换器，最后用数字显示被测温度。
2.2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，最好是在某参数与温度成线性关系，比如硅热敏晶体管、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，ADC0809等；显示部分用4位LED数码管显示。
方案一：用一个NTC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LM358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CC7107A/D转换器进行数模转换和数字显示.。
方案二：用一个NTC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LM358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ADC0809转换器进行数模转换和数字显示。 方案三：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LM358集成运放进行放大，使其放大的信号应能满足ADC0809或CC7107数模转换的要求，进行数字显示。
为了搭建电路方便，选用铂热敏电阻，由于3位半双积分A/D转换器CC7107实验室没有，所以选用ADC0809元件代替实现A/D转换。因此选用方案二。
三 选择器件
本次设计所选用的器件如表1所示。
表1 器件选择表
序号 1 2 3 4 5 6 7 元器件 ADC0809 LM358 数码管 NTC热敏电阻 滑动变阻器 电阻 导线 个数 1 3 2 1 2 若干 若干 3.1 传感器部分
NTC热敏电阻器：
NTC（Negative Temperature CoeffiCient）是指随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻现象和材料。该材料是利用锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、成型、烧结等工艺而成的半导体陶瓷，可制成具有负温度系数（NTC）的热敏电阻。其电阻率和材料常数随材料成分比例、烧结气氛、烧结温度和结构状态不同而变化。现在还出现了以碳化硅、硒化锡、氮化钽等为代表的非氧化物系NTC热敏电阻材料。NTC热敏电阻的电阻值随温度的增加而减小，通过测量其电阻值推算出被测环境的温度，利用此原理构成的传感器就是热电阻温度传感器。 特性如表2