《 電子技術(shù) 》綜合課程設(shè)計(jì)--智能溫度計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　課程名稱：《 電子技術(shù) 》綜合課程設(shè)計(jì)</p><p>　　系： 電氣系 </p><p>　　專 業(yè)：樓宇智能化工程技術(shù) </p><p>　　班 級(jí)：

2、 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： xxxxxxxx </p><p>　　學(xué)生姓名： xxxxxxx </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　職 稱：副教授 高級(jí)實(shí)驗(yàn)師

3、 </p><p>　　2009年1 月 5日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一 引言 …………………………………………………………………………（1）</p><p>　　二 智能溫度計(jì)的基本組成方框……………………………………………… （1）</p><p&g

4、t;　　三 系統(tǒng)硬件組成…………………… …………………………………………（2）</p><p>　　溫度傳感器AD590及其應(yīng)用 ………………………………………（2）</p><p>　　放大器…………………………………………………………………（3）</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換器MC1443 …………………………………………………（3）</p>

5、<p>　　LED顯示器……………………………………………………………（4）</p><p>　　系統(tǒng)核心單片機(jī)部分閃電存儲(chǔ)器型器件AT89C51…………………（5）</p><p>　　其它……………………………………………………………………（10）</p><p>　　四 智能溫度計(jì)的流程圖 ………………………………………………………（10）</

6、p><p>　　五 系統(tǒng)主程序 …………………………………………………………………（12）</p><p>　　六 總結(jié)和體會(huì)……………………………………………………………………（22）</p><p>　　七 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………（23）</p><p>　　《 電子技術(shù) 》綜合課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 <

7、/p><p>　　一、課程設(shè)計(jì)的性質(zhì)、目的：</p><p>　　課程設(shè)計(jì)主要目的，是通過電子技術(shù)的綜合設(shè)計(jì)，熟悉一般電子電路綜合設(shè)計(jì)過程、設(shè)計(jì)要求、應(yīng)完成的工作內(nèi)容和具體的設(shè)計(jì)方法。通過設(shè)計(jì)也有助于復(fù)習(xí)、鞏固以往的學(xué)習(xí)模電、數(shù)電內(nèi)容，達(dá)到靈活應(yīng)用的目的。在設(shè)計(jì)完成后，還要將設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行安裝、調(diào)試以加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力。在此過程中培養(yǎng)從事設(shè)計(jì)工作的整體觀念。</p><p&

8、gt;　　課程設(shè)計(jì)應(yīng)強(qiáng)調(diào)以能力培養(yǎng)為主，在獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)同時(shí)注意多方面能力的培養(yǎng)與提高，主要包括以下方面： </p><p>　　· 獨(dú)立工作能力和創(chuàng)造力。 </p><p>　　· 綜合運(yùn)用專業(yè)及基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力。 </p><p>　　· 查閱圖書資料、產(chǎn)品手冊(cè)和各種工具書的能力。 </p>&l

9、t;p>　　· 熟悉常用電子儀器操作使用和測(cè)試方法；</p><p>　　· 工程繪圖能力。 </p><p>　　· 寫技術(shù)報(bào)告和編制技術(shù)資料的能力。</p><p>　　二、課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容、基本要求和書寫字體： </p><p><b>　?。ㄒ唬┮螅?lt;/b></p&g

10、t;<p>　　1 根據(jù)技術(shù)指示設(shè)計(jì)各單元電路，寫出設(shè)計(jì)過程，進(jìn)行設(shè)計(jì)方案論證、方案對(duì)比； </p><p>　　2 選擇所用元器件的型號(hào)，寫出元器件的功能表，列出元器件清單； </p><p>　　3 畫出整機(jī)原理圖； </p><p>　　4 畫出整機(jī)接線圖； </p><p>　　5 組裝并調(diào)試設(shè)計(jì)電路，自行排除故障（對(duì)電

11、路首先進(jìn)行單元電路調(diào)試，在保證單元電路工作正常的情況下，再進(jìn)行整機(jī)連接）； </p><p><b>　?。ǘ┠夸?</b></p><p><b>　　1、功能要求、</b></p><p><b>　　2、技術(shù)指標(biāo) </b></p><p>　　3、選出2-3個(gè)方案，劃出

12、功能框圖、寫出實(shí)現(xiàn)原理。</p><p>　　4、方案比較，確定方案：寫出已確定方案詳細(xì)工作原理，計(jì)算出參數(shù)。</p><p>　　5、確定方案的單元電路功能、引腳圖 所用元件明細(xì)表等</p><p><b>　　6、總結(jié) </b></p><p><b>　　7、總電路原理圖 </b></p

13、><p>　　三、設(shè)計(jì)題目： 1、3 1/2數(shù)字電壓表</p><p>　　2、3 1/2數(shù)字溫度表 </p><p>　　3、3 1/2數(shù)字mAs表</p><p><b>　　四、具體要求：</b></p><p>　?。ㄒ唬└鶕?jù)題目：利用所學(xué)過知識(shí)，通過上網(wǎng)或到圖書館查閱資料，設(shè)計(jì)出2-3個(gè)實(shí)現(xiàn)

14、數(shù)字電壓表的方案；只要求寫出實(shí)現(xiàn)工作原理，畫出電原理功能框圖，描述其功能。</p><p>　　說明：采用原理、方案、方法不限，可以自行設(shè)計(jì)。</p><p>　?。ǘ┢渲袑?duì)將要實(shí)驗(yàn)方案3 1/2位數(shù)字電壓表方案、3 1/2數(shù)字溫度表，3 1/2數(shù)字mAs表，須采用中、小規(guī)模集成電路、MC 14433A/D轉(zhuǎn)換器等電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，寫出已確定方案詳細(xì)工作原理，計(jì)算出參數(shù)。</p>

15、<p><b>　　（三）技術(shù)指標(biāo)：</b></p><p>　　1、3 1/2位數(shù)字電壓表方案：測(cè)量直流電壓1999-0001V；199.9-0.1V；19.99-0.01V；1.999-0.001V；</p><p>　　測(cè)量交流電壓1999-199V。</p><p>　　2、3 1/2位數(shù)字溫度表方案：測(cè)量值：0-1999

16、C </p><p>　　3、3 1/2位數(shù)字mAs表方案：測(cè)量值：1999-0001mAs；199.9-0.1 mAs； </p><p>　　五、電子電路設(shè)計(jì)的一般方法</p><p>　　（一）方案論證（方案比較）與總體設(shè)計(jì)（舉例說明）</p><p>　?。ǘ﹩卧娐返脑O(shè)計(jì)步驟（舉例說明）</p><p>　

17、　（三）電子元器件的選擇</p><p>　　1 、電子元器件選擇原則；</p><p>　　2 、模擬集成電路的選擇；</p><p>　　3 、數(shù)字集成電路的選擇；</p><p>　　4 、晶體二、三極管的選擇；</p><p>　　5 、電阻、電容、電感的選擇。</p><p><

18、b>　?。ㄋ模﹨?shù)計(jì)算</b></p><p>　　根據(jù)性價(jià)比和預(yù)設(shè)指標(biāo)，合理選擇參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。</p><p><b>　?。ㄎ澹┛傮w電路畫法</b></p><p>　　1、按照信號(hào)流向，從左到右，從上到下依次畫出各單元電路；</p><p>　　2、整體電路盡量用計(jì)算機(jī)畫在一張圖紙上。將獨(dú)立和次要

19、圖紙畫在另外圖紙，注明連線編號(hào)；</p><p>　　3、電路圖中的元件符號(hào)必須符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 </p><p>　　六、課程設(shè)計(jì)報(bào)告編寫基本要求</p><p>　　1．每個(gè)學(xué)生必須獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告；</p><p>　　2．課程設(shè)計(jì)報(bào)告書寫規(guī)范、文字通順、圖紙清晰、數(shù)據(jù)完整、結(jié)論明確；</p><p>

20、;　　3．課程設(shè)計(jì)報(bào)告后應(yīng)附參考文獻(xiàn)；</p><p>　　4．要求課程設(shè)計(jì)報(bào)告用A4紙打印裝訂成冊(cè)，頁(yè)邊距：上2.54cm,下2.54cm,左3.5cm,右2cm.。 </p><p><b>　　5．書寫字體說明：</b></p><p>　?。?） 封面（網(wǎng)上下載）；</p><p>　?。?）題目：二號(hào)、宋體加粗

21、，主標(biāo)題（章）四號(hào)宋體；</p><p>　?。?）次標(biāo)題（節(jié)）及內(nèi)容：小四宋體；</p><p>　　(4)表格：表 五號(hào)宋體 （表上方居中）</p><p>　　(5)插圖：圖 五號(hào)宋體 （圖下方居中）</p><p>　　(6)參考文獻(xiàn)標(biāo)題：小四黑體居中；內(nèi)容：五號(hào)宋體，順序?yàn)椋?lt;/p><p>　　作者1、…作

22、者n、,書名、版本、出版地、出版者、出版年、頁(yè)次</p><p>　　七、課程設(shè)計(jì)的時(shí)間安排：</p><p>　　時(shí)間安排：兩周，2008.9.1-2008.9.14</p><p>　　八、課程設(shè)計(jì)的成績(jī)考核與評(píng)定：</p><p>　　通過總結(jié)報(bào)告，并結(jié)合學(xué)生的動(dòng)手能力，獨(dú)立分析解決問題的能力和創(chuàng)新精神，及學(xué)習(xí)態(tài)度綜合考評(píng)。成績(jī)分優(yōu)、良

23、、中、及格和不及格五等。 </p><p>　　考核標(biāo)準(zhǔn)包括：課程設(shè)計(jì)技術(shù)報(bào)告（50%）； </p><p>　　學(xué)生的動(dòng)手能力（40%）； </p><p>　　考勤（10%）。</p><p><b>　　電氣系</b></p><p><b>　　2009.1.5<

24、;/b></p><p>　　題目一：3　 1／2數(shù)字電壓表</p><p><b>　　方案1</b></p><p>　　總體設(shè)計(jì)：數(shù)字電壓表是將被測(cè)模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并進(jìn)行適時(shí)數(shù)字顯示的系統(tǒng)。3 　1／2數(shù)字電壓表是指十進(jìn)制數(shù)0000～1999，其中個(gè)、十、百位數(shù)字變化范圍0到9，“半位”千位只能是0，1。本方案采用MC14433

25、電路，3　 1／2數(shù)字電壓表各部分功能為：（1）3 1／2　A／D轉(zhuǎn)換器：將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；（2）基準(zhǔn)電源：提供精密電壓，供　A／D轉(zhuǎn)換器作為參考電壓：（3）譯碼器：將轉(zhuǎn)換成七段信號(hào)；（4）驅(qū)動(dòng)器：驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管正常發(fā)光；（5）顯示器：將譯碼器輸出的七段信號(hào)進(jìn)行數(shù)字顯示，從而可以對(duì)所測(cè)電壓進(jìn)行觀察，MC14433的方框圖和引腳引腳引線功能如下：</p><p>　　G 被測(cè)電壓VX和參考電壓VR的

26、模擬接地端</p><p>　　VR 外接參考電壓端（+2V或+200Mv）</p><p>　　VX 被測(cè)電壓輸入端</p><p>　　R1，R1/C1，C1 外接積分電阻R1和積分電容C1元件端。外接元件典型值：當(dāng)量程為2V時(shí)，C = 0.1μF,R = 470kΩ；當(dāng)量程為200mV時(shí)，C1 = 0.1μF, R1 = 27kΩ</p>&l

27、t;p>　　C01,C02 外接失調(diào)電容C0端。C0典型值為0.1μF</p><p>　　DU 數(shù)據(jù)顯示控制端。當(dāng)DU和EOC（引腳14）連接時(shí)，每次A/D轉(zhuǎn)換都輸出</p><p>　　CLKI，CLKO 時(shí)鐘振蕩器外接電阻RC端， RC的典型值為470kΩ，時(shí)鐘頻率隨RC增加而下降</p><p>　　VEE模擬負(fù)輸入端。典型值為-5V</p

28、><p>　　VSS 數(shù)字地，除CLKO端外所有輸出端的低電平基準(zhǔn)。當(dāng)VSS與VAG相連（即數(shù)字地和模擬地相連）時(shí)，輸出電壓幅度為VAG～VDD（0V～+5V）；當(dāng)VSS與VEE（-5V）相連，輸出電壓幅度為VEE～VDD（-5V～+10V）。實(shí)際應(yīng)用時(shí)一般是VSS與VAG相連</p><p>　　EOC 轉(zhuǎn)換結(jié)束控制端（輸出）。每當(dāng)一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換周期結(jié)束，EOC端輸出一個(gè)寬度為時(shí)鐘周期1/2

29、寬度的正脈沖</p><p>　　過量程標(biāo)志輸出端。平時(shí)為高電平。當(dāng)｜VX｜﹥VR時(shí)（被測(cè)電壓輸入絕對(duì)值大于參考電壓），端輸出低電平</p><p>　　DS1～DS4 多路選通脈沖輸出端，對(duì)應(yīng)DS1千位，對(duì)應(yīng)DS4個(gè)位。每個(gè)選通脈沖寬度為18個(gè)時(shí)鐘脈沖，兩個(gè)相鄰脈沖之間間隔為2個(gè)時(shí)鐘周期</p><p>　　Q0～Q3 BCD碼數(shù)據(jù)輸出線。其中為Q0最低位，Q3為

30、最高位。當(dāng)DS2 、DS3和 DS4選通期間，Q0～Q3除了表示千位的0或1外，還表示了轉(zhuǎn)換值的正負(fù)極性和欠量程還是過量程</p><p>　　VDD 正電源端。典型值為+5V</p><p>　　MC14433的外部連接電路盡管MC14433外部連接元件很少，為使其工作于最佳狀態(tài)，也必須注意外部電路的連接和外接元件的選擇，其實(shí)際連接電路如圖11—18所示。為了提高電源抗干擾的能力，正、負(fù)

31、電源分別通過去耦電容0.047μF、0.02μF與VSS(VAG)相連。</p><p>　　數(shù)字電壓表基本組成結(jié)構(gòu)框圖：</p><p><b>　　圖1－1</b></p><p><b>　　元器件選擇：</b></p><p>　　MC14433 3 1／2數(shù)字電壓表元器件明細(xì)表</p

32、><p>　　…　　　　　　　　　　　　　　　　　</p><p><b>　　表1－1</b></p><p><b>　　方案2</b></p><p>　　總體設(shè)計(jì)：本方案采用CC14433 3　1／2位DVM電路，CC14433用來實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換、計(jì)數(shù)和控制邏輯等主要功能。芯片MC1403則為C

33、C14433提供的基準(zhǔn)電壓，由555定時(shí)器及整流濾波組成的負(fù)電源產(chǎn)生電路為CC14433提供其芯片內(nèi)部模擬電路作用負(fù)電源Vee電壓。接通整機(jī)電源Vdd后，將待測(cè)模擬信號(hào)電壓U1a輸入至CC14433的Vx（3）端，經(jīng)芯片內(nèi)部進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，變成相應(yīng)的BCD碼從CC14433的Q3~Q0（23~20）端輸出，再經(jīng)外接CC4511譯碼后驅(qū)動(dòng)四位LED七段數(shù)碼管LDD580。同時(shí)，CC14433還依次輸出四個(gè)與Q3~Q0同步的位選通信號(hào)DS

34、1~DS4，該信號(hào)經(jīng)達(dá)林頓反相驅(qū)動(dòng)器反相后再分別接至四個(gè)數(shù)碼管陰極，與CC4511輸出的七段譯碼驅(qū)動(dòng)信號(hào)相配合，使相應(yīng)的數(shù)碼管分時(shí)輪流選通而顯示各自對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)字</p><p><b>　　其電路原理簡(jiǎn)圖為：</b></p><p><b>　　圖2－1</b></p><p>　　摸/數(shù)轉(zhuǎn)換器 ∶ 由CC14433

35、芯片構(gòu)成，它是將輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換成四位二進(jìn)制BCD碼，CC14433是CMOS工藝312位雙積分單片ADC，它采用了大規(guī)模集成電路技術(shù)，主要完成A/D轉(zhuǎn)換和相應(yīng)的控制邏輯功能，其原理框圖及外引腳功能圖為∶</p><p><b>　　圖2－2</b></p><p>　　VAG（1腳）：被測(cè)電壓VX和基準(zhǔn)電壓VR的參考地 VR（2腳）：外接基準(zhǔn)電壓（2V或200mV

36、）輸入端</p><p>　　VX（3腳）：被測(cè)電壓輸入端R1（4腳）、R1 ／C1（5腳）、C1（6腳）：外接積分阻容元件端</p><p>　　C1＝0.1μf（聚酯薄膜電容器），R1＝470KΩ（2V量程）；R1＝27KΩ（200mV量程）。</p><p>　　C01（7腳）、C02（8腳）：外接失調(diào)補(bǔ)償電容端，典型值0.1μf。</p>&l

37、t;p>　　DU（9腳）：實(shí)時(shí)顯示控制輸入端。若與EOC（14腳）端連接，則每次A / D轉(zhuǎn)換均顯示。</p><p>　　CP1 （10腳）、CPo （11腳）：時(shí)鐘振蕩外接電阻端，典型值為470KΩ。</p><p>　　基準(zhǔn)電壓 ∶ CC14433　A/D轉(zhuǎn)換的精度主要取決于基準(zhǔn)電壓Vref的精度。選用了模擬集成精密基準(zhǔn)電壓器件MC1403，電壓+2V．</p>

38、<p>　　負(fù)電源 ∶ 由定時(shí)器NE555及相應(yīng)R、C元件和整流濾波電路組成，用于為CC14433芯片內(nèi)部模擬部分提供Vef（-5V）工作電源。</p><p>　　譯碼驅(qū)動(dòng)控制 ∶ 由CC4511BCD七段譯碼器和MC1413達(dá)林頓反相驅(qū)動(dòng)器組成，用于將CC14433輸出的BCD碼轉(zhuǎn)換成顯示驅(qū)動(dòng)信號(hào)和動(dòng)態(tài)掃描顯示的逐位控制信號(hào)。</p><p>　　數(shù)字量顯示 ∶ 由四個(gè)七

39、段數(shù)碼管LED組成。顯示器工作時(shí)，一方面由CC14433的位選通信號(hào)DS1～DS4依次輸出高電平信號(hào)去控制達(dá)林頓反相輸出器MC1413選通控制相應(yīng)的千位、百位、十位和個(gè)位數(shù)碼管；另一方面，由CC14433的Q3～Q0同步依次輸出各位計(jì)數(shù)器的BCD碼，再通過CC4511輸出的譯碼驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)相相應(yīng)的數(shù)碼管顯示出四位十進(jìn)制數(shù)字。</p><p>　　MC1413電路結(jié)構(gòu)和引腳排列如圖所示，它采用16引腳的雙列直插式封

40、裝。每一驅(qū)動(dòng)器輸出端均接有一釋放電感負(fù)載能量的抑制二極管。</p><p><b>　　元器件選擇：</b></p><p>　　CC14433 3 1／2數(shù)字電壓表元器件明細(xì)表</p><p><b>　　表2－1</b></p><p>　　方案論證：MC14433是摩托羅拉公司推出的3 1/2

41、位A/D轉(zhuǎn)換器，它集成了雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器所有的CMOS模擬電路和數(shù)字電路。相比CC14433而言它外接元件少，輸入阻抗高，功耗低，電源電壓范圍寬，精度高。MC144333　1／2數(shù)字電壓表工作過程如下：3　 1／2數(shù)字電壓表通過選位信號(hào)DS1～DS4進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描顯示，由于MC14433電路的A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果是采用BCD多路調(diào)制方法輸出，配上顯示譯碼器可以將轉(zhuǎn)換結(jié)果以數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)4位數(shù)字的LED發(fā)光數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示。DS—DS4輸出多

42、路調(diào)制選通脈沖信號(hào)，DS選通脈沖為高電平，則表示對(duì)應(yīng)的位數(shù)被選通，此時(shí)該位數(shù)據(jù)在Q0～Q3端輸出，每個(gè)DS選通脈沖高電平寬度為18個(gè)時(shí)鐘脈沖周期，兩個(gè)相鄰選通脈沖之間時(shí)間間隔2個(gè)時(shí)鐘脈沖周期。DS和EOC的時(shí)序關(guān)系是在EOC 脈沖結(jié)束后，緊接著是DS1輸出正脈沖，以下依次為DS2、DS3和DS4。其中DS1對(duì)應(yīng)最高位，DS4對(duì)應(yīng)最低位。在對(duì)應(yīng)DS2、DS3選通期間，Q0～Q3輸出BCD4位數(shù)據(jù)，既以8421碼方式輸出對(duì)應(yīng)的數(shù)字0～9，在

43、DS1選通期間，Q0～Q3輸出千位的半位數(shù)0或1，及過量程欠量程和</p><p><b>　　圖2－3</b></p><p>　　題目二：3 1／2數(shù)字溫度表</p><p><b>　　方案1</b></p><p>　　方案論證：溫度是日常生活、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)、化工、石油等領(lǐng)域最常遇到

44、的一個(gè)物理量。測(cè)量溫度的基本方法是使用溫度計(jì)直接讀取溫度。半導(dǎo)體二極管作為溫度傳感器的數(shù)字顯示電子溫度計(jì)，半導(dǎo)體二極管的正向壓降決定與正向電流的大小和環(huán)境溫度，當(dāng)正向電流一定時(shí)，正向壓降隨溫度的升高而下降。與其他溫度傳感器相比，在低溫測(cè)量方面，二極管溫度傳感器具有靈敏度高線性好簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。電子溫度計(jì)就可以直接測(cè)量溫度，得到溫度的數(shù)字值，既簡(jiǎn)單方便，又直觀準(zhǔn)確。</p><p>　　總體設(shè)計(jì)：3 1／2數(shù)字溫度表是

45、將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并進(jìn)行數(shù)字顯示的系統(tǒng)。3 　1／2數(shù)字溫度表表是指十進(jìn)制數(shù)0000～1999，其中個(gè)、十、百位數(shù)字變化范圍0到9，“半位”千位只能是0，1。3 1／2數(shù)字溫度表電路主要由溫度傳感器，放大器，A/D轉(zhuǎn)換器，LED顯示器，電源等組成。溫度傳感器是把溫度轉(zhuǎn)換成電壓（或電流）的器件，溫度傳感器輸出電壓的大小隨溫度的高低變化而變化，電壓值的變化范圍從幾個(gè)微伏到幾個(gè)毫伏。不同的溫度傳感器，輸出電壓的范圍也差別很大。放大器的主要

46、功能是把微弱的溫度電壓信號(hào)放大到（0—2）伏或（0—5）伏的范圍內(nèi)，以便進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。A/D轉(zhuǎn)換器把放大后的模擬溫度電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的數(shù)字溫度電壓信號(hào)。經(jīng)過計(jì)算處理，得到相應(yīng)的溫度值，送到LED顯示器以數(shù)字形式顯示測(cè)量的溫度。LED顯示器用于顯示測(cè)量溫度的結(jié)果。</p><p>　　3 1／2數(shù)字溫度表電路基本組成結(jié)構(gòu)框圖：</p><p><b>　　圖2－3</b&

47、gt;</p><p>　　電路中，電阻R~R二極管VD~VD、晶體管VT構(gòu)成溫度傳感器電路，其中，VD、VD串接作為測(cè)溫探頭；R~R、VD、VT構(gòu)成恒流源電路，給測(cè)溫探頭提供恒定的正向電流。二極管VD起溫度補(bǔ)償作用，保證恒流的溫度穩(wěn)定性。ICL7107是單片CMOS31/2位雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器，它包括了線性放大器模擬開關(guān)時(shí)鐘振蕩器七段譯碼顯示驅(qū)動(dòng)器等部件，可直接驅(qū)動(dòng)共陽(yáng)極數(shù)碼管。ICL7107被設(shè)計(jì)成雙電源（

48、+5V~—5V）工作，具有自動(dòng)校零和極性自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能。圖中R和C構(gòu)成振蕩器的振蕩網(wǎng)絡(luò)，IC1輸出的千位數(shù)百位數(shù)十位數(shù)個(gè)位數(shù)之段驅(qū)動(dòng)信號(hào)直接連接到四個(gè)共陽(yáng)極LED數(shù)碼管，IC2、IC3為IC1及溫度傳感器電路提供穩(wěn)定的電源。</p><p><b>　　方案2</b></p><p>　　方案論證：最常見到的測(cè)量溫度的工具是各種各樣的溫度計(jì)，例如，水銀玻璃溫度計(jì)，酒精溫

49、度計(jì)，熱電偶或熱電阻溫度計(jì)等。它們常常以刻度的形式表示溫度的高低，人們必須通過讀取刻度值的多少來測(cè)量溫度。</p><p>　　總體設(shè)計(jì)：數(shù)字溫度計(jì)可利用AD590電流型集成電路溫度傳感器的輸出電流與溫度的關(guān)系，采用非平衡電橋法組裝的一臺(tái)數(shù)字式溫度計(jì)。和普通熱力學(xué)溫度計(jì)相比，它有以下兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）溫度變化引起輸出量的變化呈良好的線性關(guān)系。（2）數(shù)字顯示,使用簡(jiǎn)單方便?！驹怼浚?）AD590是一種新型的電流輸出

50、型溫度傳感器，由多個(gè)參數(shù)相同的三極管和電阻組成。當(dāng)該器件的兩引出端加有某一定的直流工作電壓時(shí)（</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換器由雙積分型3又1/2位A/D轉(zhuǎn)換器MC14433來完成。因?yàn)闇囟鹊淖兓哂袘T性，變化緩慢，MC14433的轉(zhuǎn)換速度完全可以滿足溫度測(cè)量的要求。</p><p>　　MC14433的方框圖和引腳如圖3所示，它是單片CMOSA/D轉(zhuǎn)換器,它采用雙積分原理實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換

51、。因?yàn)檗D(zhuǎn)換后的數(shù)字量有三位十進(jìn)制數(shù)，而最高位只能輸出０或１，故稱為３又1/2位A/D轉(zhuǎn)換器．該電路需要外接積分電阻Ｒ和電容Ｃ，外接失調(diào)補(bǔ)償電容C。該電路具有自動(dòng)調(diào)零、自動(dòng)極性轉(zhuǎn)換功能，它精度高、功耗低、使用方便并能與微機(jī)或其他數(shù)字電路兼容。</p><p>　　六．總結(jié)和體會(huì)本課程設(shè)計(jì)敘述了智能溫度計(jì)的設(shè)計(jì)，包括硬件組成和軟件的設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)在硬件設(shè)計(jì)上主要是通過溫度傳感器對(duì)溫度進(jìn)行采集，把溫度轉(zhuǎn)換成變化的電壓，然

52、后由放大器將信號(hào)放大，通過A/D轉(zhuǎn)換器，MC14433將模擬溫度電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的數(shù)字溫度信號(hào)電壓。其硬件設(shè)計(jì)中最核心的器件是單片機(jī)89C51，它一方面控制A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，另一方面，將采集到的數(shù)字溫度電壓值經(jīng)計(jì)算機(jī)處理得到相應(yīng)的溫度值，送到LED顯示器，以數(shù)字形式顯示測(cè)量的溫度。整個(gè)系統(tǒng)的軟件編程就是通過匯編語言對(duì)單片機(jī)MT89C51實(shí)現(xiàn)其控制功能。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，簡(jiǎn)單可靠，操作靈活，功能強(qiáng)大，性能價(jià)格比高

53、，較好的滿足了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科研的需要。通過本次的設(shè)計(jì)，參考了大量的資料，讓我認(rèn)識(shí)到了單片機(jī)功能的強(qiáng)大，讓我學(xué)到了很多，受益匪淺！作心得與體會(huì)】通過這次制作，我更加意識(shí)到了實(shí)踐的重要性?？此埔粋€(gè)簡(jiǎn)單的溫度計(jì)，電路也比較簡(jiǎn)單。但在實(shí)際制作過程中，學(xué)習(xí)電焊，盒蓋的開孔，各個(gè)電子元件的布置，對(duì)故障的分析和排除，都需要付出努力，要求較強(qiáng)的動(dòng)手能力。同時(shí)，它培養(yǎng)了通過思考解決問題的能力，使得我對(duì)科學(xué)實(shí)踐有了更深的</p><p

54、>　　等特點(diǎn)，并且具有自動(dòng)校零和自動(dòng)極性轉(zhuǎn)換功能，只要外接少量的阻容件即可構(gòu)成一個(gè)完整的A/D轉(zhuǎn)換器，其主要功能特性如下：精度：讀數(shù)的±0.05%±1字模擬電壓輸入量程：1.999V和199.9mV兩檔采用字位動(dòng)態(tài)掃描BCD碼輸出方式，即千、百、十、個(gè)位BCD碼分時(shí)在Q0—Q3輪流輸出，同時(shí)在DS1—DS4端輸出同步字位選通脈沖，很方便實(shí)現(xiàn)LED的動(dòng)態(tài)顯示。一、測(cè)溫探頭的工作原理</p><

55、p>　　如圖所示的電路中，電阻R1-R3二極管V1－V3,三極管V1構(gòu)成溫度傳感器電路。其中，VD1,VD2串接作為測(cè)溫探頭，R1-R3、VD3、V1構(gòu)成恒流源電路，給測(cè)溫探頭提供恒定的正向電流。</p><p>　　大家知道，半導(dǎo)體二極管的正向電壓降取決于正向電流的大小和溫度，當(dāng)正向電流一定時(shí)，正向壓降隨溫度的升高而下降。對(duì)于普通的硅二極管1N4148而言，具有約－2.1mV/℃的溫度系數(shù)，當(dāng)兩個(gè)1N41

56、48串接時(shí)，總的正向壓降與溫度的關(guān)系約為－4.2mV／℃。理論和實(shí)降都已證明，在－50℃～＋150℃的范圍內(nèi)，二極管的測(cè)溫精度可達(dá)±0.1℃。與其它溫度傳感器相比，二極管的溫度傳感器具有靈敏度高、線性好、簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。而且當(dāng)二極管的正向電流和溫度一定的情況下，其正向壓降是非常穩(wěn)定的。二、測(cè)溫顯示原理</p><p>　　測(cè)量探頭把待測(cè)溫度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓后，因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)溫度的數(shù)字顯示，就必須有模擬／數(shù)字轉(zhuǎn)換

57、裝置。在本電路中，是以Motorola公司生產(chǎn)的A/D轉(zhuǎn)換器MC14433為核心。</p><p>　　MC14433是單片CMOS3 1／2雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器，該A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度高達(dá)±0.05%±1字；轉(zhuǎn)換速率為2－25次／秒；輸入阻抗大于1000M歐；外圍元件少，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；量程為1.999V和199.9mV兩檔；輸出8421BCD代碼，經(jīng)譯碼后實(shí)際LED動(dòng)態(tài)掃描顯示。MC144

58、33的第2腳為外接基準(zhǔn)電壓Vref輸入端；第3 腳為被測(cè)電壓Vin輸入端；第1腳為模擬地，此端為高阻輸入端，是被測(cè)電壓和基準(zhǔn)電壓的地；第15腳為過量程輸出標(biāo)志端OR，平時(shí)OR為高電平，當(dāng)|Vin|>Vref即超過量程時(shí)，OR為低電平。被測(cè)電壓Vin與其準(zhǔn)電壓Vin與基準(zhǔn)電壓Vref成下列比例關(guān)系（當(dāng)小數(shù)點(diǎn)定位于4個(gè)LED數(shù)碼管的十位數(shù)時(shí)）：</p><p>　　輸出讀數(shù)＝Vin／Vref×199

59、.9</p><p>　　因?yàn)镸C14433以掃描方式輸出數(shù)據(jù)，所以只需要用一個(gè)譯碼器就能驅(qū)動(dòng)4只共陰極LED數(shù)碼管，其中千位數(shù)的數(shù)碼管只接“b、c”兩段。4個(gè)LED數(shù)碼管的公共陰級(jí)分別由MC1413中的4個(gè)達(dá)林頓復(fù)合晶體管驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　負(fù)號(hào)由千位數(shù)的LED數(shù)碼管“g段”來顯示，顯示負(fù)號(hào)的“g段”由MC14433的Q2控制，當(dāng)輸入負(fù)電壓時(shí)（對(duì)應(yīng)溫度為0℃以下），Q2＝“0”，

60、顯示負(fù)號(hào)的“g段”通過R15歐電阻點(diǎn)亮；當(dāng)輸入正電壓時(shí)（對(duì)應(yīng)溫度為0℃以上），Q2＝“1”使MC1413的另一個(gè)達(dá)林頓復(fù)合晶體管把流過R15的電流旁路到地，使顯示負(fù)號(hào)的“g段”熄滅。</p><p>　　小數(shù)點(diǎn)固定在十位數(shù)的LED數(shù)碼管，通過R16給小數(shù)點(diǎn)“dp”提供電流，使小數(shù)點(diǎn)“dp”點(diǎn)亮。最早的溫度計(jì)是在1593年由意大利科學(xué)家伽利略發(fā)明的。他的第一只溫度計(jì)是一根一端敞口的玻璃管，另一端帶有核桃大的玻璃泡。

61、使用時(shí)先給玻璃泡加熱，然后把玻璃管插入水中。隨著溫度的變化，玻璃管中的水面就會(huì)上下移動(dòng)，根據(jù)移動(dòng)的多少就可以判定溫度的變化和溫度的高低。這種溫度計(jì)，受外界大氣壓強(qiáng)等環(huán)境因素的影響較大，所以測(cè)量誤差大。荷蘭人華倫海特在1709年利用酒精，在1714年又利用水銀作為測(cè)量物質(zhì)，制造了更精確的溫度計(jì)。把一定濃度的鹽水凝固時(shí)的溫度定為0℉，把純水凝固時(shí)的溫度定為32℉，把標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水沸騰的溫度定為212℉，用℉代表華氏溫度，這就是華氏溫度計(jì)。

62、</p><p><b>　　2.研究意義</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)所介紹的數(shù)字溫度計(jì)與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比，具有讀數(shù)方便，測(cè)溫范圍廣，測(cè)溫準(zhǔn)確，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對(duì)測(cè)溫比較準(zhǔn)確的場(chǎng)所，或科研實(shí)驗(yàn)室使用。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,不需外接元件,采用一根I/ O 數(shù)據(jù)線既可供電又可傳輸數(shù)據(jù)、并可由用戶設(shè)置溫度報(bào)警界限等特點(diǎn),可廣泛用于食品庫(kù)、冷庫(kù)、糧庫(kù)等需要控

63、制溫度的地方。目前,該產(chǎn)品已在溫控系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。設(shè)計(jì)是測(cè)溫電路，使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng)，在將隨被測(cè)溫度變化的電壓或電流采集過來，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測(cè)溫度顯示出來溫度是非電量模擬信號(hào)，數(shù)字顯示溫度就必須將這一非電量信號(hào)轉(zhuǎn)換成電量（電壓或電流），然后將模擬電信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，最后經(jīng)譯碼顯示器顯示溫度值。</p><p>　　硬

64、件部分設(shè)計(jì)包括：A/D轉(zhuǎn)換電路、測(cè)溫電路、顯示電路、傳感器電路及測(cè)溫電路與單片機(jī)的接口、顯示電路與單片機(jī)的接口等組成的。 </p><p>　　溫度是非電量模擬信號(hào)，數(shù)字顯示溫度就必須將這一非電量信號(hào)轉(zhuǎn)換成電量（電壓或電流），然后將模擬電信號(hào)經(jīng)ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，最后經(jīng)譯碼顯示器顯示溫度值。</p><p>　　溫度傳感元件較多，如熱敏電阻、熱電偶、溫敏二極管、溫敏三極管等。比如溫敏三極

65、管在溫度發(fā)生變化時(shí)be結(jié)的溫度系數(shù)為–2mV/°C，利用這個(gè)特性可以測(cè)出環(huán)境溫度的變化。</p><p>　　但由于在0°C時(shí)溫敏三極管be結(jié)存在的電壓vbe不等于零，因此需要設(shè)計(jì)一個(gè)調(diào)零電路，使溫敏三極管在0°C時(shí)的輸出為零，使顯示器的讀數(shù)也為零。當(dāng)環(huán)境溫度上升到100°C時(shí)，溫敏三極管be結(jié)的電壓增加到–200mV，這時(shí)應(yīng)使電路的輸出顯示讀數(shù)為100。一般只需要調(diào)好0&

66、#176;C和滿度，輸出讀數(shù)與溫度就能對(duì)應(yīng)。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求：</b></p><p>　　溫度是表征物體冷熱程度的物理量，它與人們的生活密切相關(guān)。傳統(tǒng)的溫度計(jì)有著太多的自身局限性，從而制約了它在眾多領(lǐng)域中的應(yīng)用。數(shù)字式溫度計(jì)的出現(xiàn)，使得這些問題迎刃而解，它不僅拓寬了溫度計(jì)的應(yīng)用范圍，而且具有實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、高效性等特點(diǎn)。本次數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)主

67、要是利用PN結(jié)隨溫度的變化，電壓變化的基本原理而制成的。在溫度變化的情況下，PN結(jié)上取得的電壓相應(yīng)的發(fā)生變化，信號(hào)通過LM358集成放大器放大，放大的模擬信號(hào)再輸入到ICL7107CPL（3.5位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器），轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)輸出，通過數(shù)碼管顯示，以達(dá)到對(duì)溫度測(cè)量的目的。（1）溫度是一種典型的模擬信號(hào)，用數(shù)字電路來進(jìn)行檢測(cè)就必須將這一非電量先變成電（電壓或電流），然后將模擬電信號(hào)經(jīng)A/D電路變換成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)譯碼顯示而得到對(duì)應(yīng)的數(shù)字。

68、實(shí)現(xiàn)溫度值到電量的傳感元件很多，如熱電阻、熱電偶、熱敏電阻、溫敏二極管及溫敏三極管等。比如溫敏晶體管在溫度發(fā)生變化時(shí),be結(jié)的溫度系數(shù)為-2mV/C，利用這個(gè)特性可以測(cè)出環(huán)境溫度的變化。但由于在0度時(shí)溫敏晶體管的be結(jié)存在一個(gè)電壓Vbe，因而需要設(shè)計(jì)一個(gè)調(diào)零電路，使溫敏晶體管在0度時(shí)的輸出為零，即使顯示</p><p>　　其基本工作電路（圖一）包括取樣電路、電壓比較器、模擬開關(guān)、積分器、放大器、A/D轉(zhuǎn)換電路、

69、控制電路、顯示電路、穩(wěn)壓電源。具有較高的精度和穩(wěn)定性，操作簡(jiǎn)便用于維修醫(yī)用Ｘ線設(shè)備的毫安秒表由外殼、積分器１、模數(shù)轉(zhuǎn)換器３、顯示器４和單片微機(jī)電路組成。其中：積分器１的積分電容并接模擬開關(guān)２，積分器１的輸出接模數(shù)轉(zhuǎn)換器３的模擬信號(hào)輸入端，后者的數(shù)據(jù)輸出口和轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出腳分別接單片微機(jī)電路的數(shù)據(jù)輸入口和檢測(cè)輸入腳，單片微機(jī)電路的數(shù)據(jù)輸出口接顯示器，其兩個(gè)控制腳分別接模擬開關(guān)２的控制端和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)轉(zhuǎn)換腳。它可連續(xù)測(cè)量、存儲(chǔ)和顯示Ｘ線設(shè)

70、備的ｍＡｓ值。</p><p>　　該測(cè)溫儀由數(shù)字式溫度傳感器、單穩(wěn)態(tài)定時(shí)電路、計(jì)數(shù)電路、譯碼與LED數(shù)碼管顯示電路等組成。測(cè)溫范圍為0～50℃，精度為0.1℃，數(shù)字顯示。根據(jù)SWC數(shù)字式溫度傳感器的測(cè)溫原理，將溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，以其輸出的串行脈沖個(gè)數(shù)表示其所測(cè)溫度數(shù)。標(biāo)定每個(gè)脈沖表示0.1℃的溫度增量，則0～50℃應(yīng)對(duì)應(yīng)輸出0～500個(gè)脈沖，他的轉(zhuǎn)換速度應(yīng)小于50 ms，電源電壓為12 V。定時(shí)電路產(chǎn)生的定時(shí)寬

71、度為50 ms的閘門脈沖電壓，一路經(jīng)微分電路對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行清零，另一路直接加至數(shù)字式溫度傳感器SWC的K端，溫度采集驅(qū)動(dòng)后，即輸出串行脈沖，經(jīng)放大電路放大后，計(jì)數(shù)電路對(duì)其進(jìn)行計(jì)數(shù)，再經(jīng)譯碼器譯碼輸出驅(qū)動(dòng)共陰極LED數(shù)碼管，進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示。設(shè)計(jì)原理圖如圖1所示。</p><p><b>　　2 電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路</p>

72、<p>　　該電路主要由NE555和R2，C1等組成，如圖2所示。其閾值電平Vth1=2VDD／3=9 V，觸發(fā)電平Vth2=VDD／3=4 V。接通電源后，+VDD經(jīng)R1加到2腳，使V2=VDD>Vth2，而定時(shí)電容C1的電壓為零，使V6=0<Vth1定時(shí)器保持初始復(fù)位狀態(tài)，輸出端3腳為低電平。當(dāng)按一下啟動(dòng)按鈕開關(guān)AN時(shí)，2腳接地，使V2=0<Vth2，觸發(fā)定時(shí)器從復(fù)位狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橹梦粻顟B(tài)，輸出端3腳變?yōu)?/p>