基于AD590的温度计的设计.doc

题 目 基于AD590的温度计的设计 院 系 专 业 学生姓名 学 号 指导教师 职 称 二Ｏ 年 月 日目 录 0 引言 1 1 系统设计方案选择 1 1.1 系统总体方案设计 1 1.2 温度计的基本组成 2 2 信号采集部分设计 2 2.1 AD590简介 2 2.1.1 晶体管PN结的温度特性 3 2.1.2 温度传感器的原理 3 2.1.3 AD590集成温度传感器 4 2.1.4 主要参数与特点 5 2.2 集成运放器 5 2.2.1 芯片OPA37简介 5 2.2.2 芯片OPA37的应用 5 2.3信号采集电路的设计 7 3 数字显示部分 9 3.1 A/D转换器 9 3.1.1 A/D转换器的概述 9 3.1.2 芯片MC14433简介 9 3.1.3 MC14433的原理 9 3.1.4 MC14433的引脚功能 10 3.1.5 芯片MC14433应用 11 3.2 低压基准芯片MC1403 11 3.3 集成稳压器 12 3.4 显示译码器CD4511 12 3.4.1 CD4511的逻辑图 13 3.5 七路达林顿晶体管反向驱动MC1413(ULN2003) 14 3.6 LED显示 15 3.6.1 LED数码显示器简介 15 3.6.2 LED数码显示器的结构 15 3.6.3 LED数码显示器的两种连接方法 15 3.6.4 数码管SM420564 15 3．7 数字显示部分的设计 15 4 系统硬件的设计与仿真 17 4.1 整体电路的设计 17 4.2 温度计的电源设计 18 4.3 温度计仿真 18 4.3.1 仿真软件Proteus的简介 18 4.3.2 测量模块的仿真 18 4.3.3 显示模块的仿真 20 5 系统标定与调试 25 5.1图系统标定与校正 25 5.2电路的实物 27 5.3电源的实物图 25 5.4 调试与结果分析 27 6 总结 28 基于AD590的温度计的设计 摘要：设计了一种基于温度传感器AD590的温度计。通过AD590对温度信号进行采集，由A/D转换器MC14433进行模数转换，译码器CD4511将BCD码转换为显码，ULN2003进行位选，从而实现温度的实时显示。该设计详细介绍了温度计的主要功能、电路的设计和硬件的组成，并通过Proteus等软件进行仿真分析，得到了满意的结果。该数字温度计的测量范围为-50～150℃,显示分辨率为0.1℃,系统误差≤±0.4℃。该温度计具有测量精度高、测量范围宽、工作稳定、使用方便等特点，具有较好的实用价值。 关键字：AD590；MC14433；数字显示 0 引言 温度是日常生活，工业，医学，环境保护，化工，石油等领域最常遇到的一个物理量。日常生活中温度测量的基本方法是使用温度计直接读取温度，像常用的水银玻璃温度计。这类温度计具有价格低廉、性能稳定、直观性强的优点，但也具有易破碎且只能在现场观察的缺点 图1.1 本设计的的具体实现结构图 本设计采用的方案二，主要由温度传感器AD590，放大器OPA37，A/D转换器MC14433，位选芯片，数码显示译码器，LED显示器，电源等组成（结构如图1.1）。A/D转换都要外接标准电压源作参考电压。标准电压源的精度应当高于A/D转换器的精度。本实验采用MCl403集成精密稳压源作为基准电压。 2 信号采集部分设计 2.1 AD590简介 AD590是常用的T/I变换器[6]，他是AD公司利用PN结正向电流于温带的关系制成的电流输出型两端温带传感器。在被测温度一定时，他相当于一个恒流源。AD590具有测量精度高，线性良好，转换性强的特点。当电源电压在5V到15V之间变化时，其输出电流的变化小于1μA。 AD590的管脚图元件符号如图所示： (a)管脚图 (b)符号 （c）封装形式 图2.1 AD590的管脚图、符号及封装形式 2.1.1 晶体管PN结的温度特性 当晶体管PN结两端加上电压U后, 流过PN结的电流为： 式中,IS 是反向饱和电流, 是由少数载流子产生的，由于载流子数目较少, 所以IS 是很的小的。但是, 当PN结温度升高时, 少数载流子会急剧增加, 所以IS 会随温度的升高而急剧增加。q是电子电荷；k是波尔兹曼常数；T是PN结的绝对温度。当T=300k时,KT/ q=0.026V，用Ut 表示, 称温度的电压当量。 当eqU/kT 》1时, 可以忽略1，PN结两端的电压： 当PN结通过恒流I时 从上式中可以看出：PN结的端电压与温度有较好的