lm35与ic7107温度计设计报告 课程设计.doc

《 3位半数字显示温计》 设计报告  目录 1 设计任务与要求 1 1.1 设计任务 1 1.2 产品指标及要求 1 2 系统设计总体思路 1 3 设计方案及比较（设计可行性分析） 1 方案一 1 方案二 1 方案比较 1 5 系统电路设计及参数计算，主要元器件介绍及选择以及数据指标的测量 2 5.1 LM35传感器电路 2 5.2 A/D转换电路 3 5.2.1 ICL7107的基本特性 3 5.2.2 ICL7107的各管脚连接图 4 5.2.3 引脚功能 4 5.2.4 功能说明 5 5.2.5 外围元件参数的选择 7 5.3 供电电路 8 5.3.1 正电压产生电路 8 5.3.2 负电压产生电路 8 5.4 数码管显示电路 9 6 电路原理图及PCB图 10 7 产品制作及调试 12 7.1 产品制作 12 7.2 调试 12 8 实验结果和数据处理 13 9 结论（设计分析） 14 10问题与讨论 14 11心得体会 15 12附录 16 设计任务与要求 设计任务 采用温度传感器、3位半A/D转换器、数码或液晶显示器设计一个日常温度数字温度计。 产品指标及要求： 温度显示范围：0℃--50℃； 数字显示分辨率：0.1℃； 精度误差≤0.5℃； 电路工作电源可在5-9V范围内工作； 系统设计总体思路 温度传感器将感受到外界的温度经传感器内部电路处理后输出一个与外界摄氏温度成线性比例的电压信号。 此信号输入到A/D转换器，A/D转换器把模拟量转化为数字量，A/D转换器的双积分器输出信号通过控制逻辑电路向数据锁存器发出一个锁存信号，锁存器将计数器的数据锁存并经译码驱动电路，驱动显示器工作，显示感应的温度数值。 设计方案及比较（设计可行性分析） 方案一： 利用当前非常常用的数字式温度传感器DS18b20和单片机，DS18b20温度传感器温度采集，AD转换于一体，只需单片机按照一定的时序读取其采集并转换后的温度即可。 方案二： 通过温度传感器LM35采集环境温度信息并转换为电压输出，然后使用ICL7107芯片对电信号进行处理，并驱动LED数码管来显示温度值。 方案比较： 方案一采用单片机控制，虽然简单快捷，但本设计的系统功能单一，运用单片机来驱动DS18b20温度传感器来进行温度采集，其成本相对较高，浪费资源。所以方案一对于本设计是不合适的。 方案二中的ICL7107集A/D转换和译码器驱动于一体，并可以直接驱动共阳数码管显示转换的模拟量。只需简单的外围电路即可实现温度的测量与显示。原理简单，成本低。 通过上述比较，方案二最为适合。因此本3位半数字显示温度计的设计都是基于方案二设计的。 系统原理框图及工作原理分析 图 1 工作原理：数字温度计通过集成温度传感器LM35对温度进行采集，由于被测温度与输出电压近乎线性关系，由此关系只需确定输出电压就可以根据相应的线性关系确定当前被测环境的温度，由于LM35输出的电压属于模拟量，所以用双积分A/D转换器将其转化为数字量，进而通过控制逻辑电路来控制译码器和数码管显示器将实时电压值显示出来，从而得到当前的温度。而ICL7107就集AD转换和数码管驱动于一体，因此用这个芯片可以直接将模拟量转换为数字量并直接外接数码管显示。 系统电路设计及参数计算，主要元器件介绍及选择以及数据指标的测量 LM35传感器电路 在常温下，LM35 不需要额外的校准处理即可达到±1/4 °C的准确率。 LM35具有以下的特点： 1、工作电压：直流4～30V； 2、工作电流：小于133μA 3、输出电压： 6V～-1.0V 4、输出阻抗：1mA负载时0.1Ω； 5、精度：0.5精度（在 25时）； 6、漏泄电流：小于60μA； 7、比例因数：线性 10.0mV/； 8、非线性值：±1/4； 9、校准方式：直接用摄氏温度校准； 10、额定使用温度范围：-55～ 150。 图（a）使用单电源工作时，测量温度范围在0℃～150℃的应用电路； 图（b）使用双电源（±电源）工作时，测量温度范围在-55℃～150℃的应用电路； A/D转换电路 ICL7107是高性能、低功耗的三位半A/D转换器，同时集成了七段译码器、显示驱动电路、参考源和时钟系统。所以ICL7107可直接驱动共阳ＬＥＤ数码管。ICL7107将高精度、通用性和真正的低成本很好的结合在一起，它有低于10uV的自动校零功能，零漂小于1uV/℃，低于10pA的输入电流，极性转换误差小于一个字。真正的差动输入和差动参考源在各种系统中都很有用。在用于测量负载单元、压力规管和其它桥式传感器时会有更突出的特点。 ICL7107的基本特性 ①最大显示值±1999，最小分辨