数显温度测量器课程设计..doc

一、设计目的和要求 1、设计目的 本课程设计是在前导验证性认知实验基础上，进行更高层次的命题设计实验，要求学生在教师指导下独立查阅资料、设计、安装和调试特定功能的电子电路。培养学生利用模拟、数字电路知识，解决电子线路中常见实际问题的能力，使学生积累实际电子制作经验，目的在于巩固基础、注重设计、培养技能、追求创新、走向实用。 2、设计要求 1.以电子技术基础的基本理论为指导，将设计实验分为基础型和系统型两个层次，基础型指基本单元电路设计与调试，系统型指若干个模拟、数字基本单元电路组成并完成特定功能的电子电路的设计、调试； 2.熟悉常用电子仪器操作使用和测试方法； 3.学习计算机软件辅助电路设计方法，能熟练应用电子线路CAD进行电路设计和印刷电路板的设计制作； 4.学习电子系统电路的安装调试技术； 5.拓展电子电路的应用领域，能设计、制作出满足一定性能指标或特定功能的电子电路设计任务。 二、设计指标 数显温度测量器 技术指标与要求： 1）温度测量范围：20~100℃。 2）以数字形式显示温度。 3）具有调零电路，为减少或消除外界干扰，电路应具有低通功能。 三、总体电路 分析 1）电路总体框图 2)总体设计方案讨论 数字式测温电路应具有下列基本功能： 能把温度测量转换为成比例的模拟信号（电压或者电流）。 能把模拟电信号变换为数字信号。 最后通过数字电路直接显示出温度值。 四、各部分电路的组成和分析 （一）温度传感器及电压放大 温度传感器有多种类型，可根据测温范围和测温精度进行选择。根据设计要求的测量范围，可选用集成温度传感器，型号AD590。 AD590是一个二端器件，其输出电流I的大小受温度控制，温度系数为1μA/℃,直接比例于绝对温度，通过电R得到电压U。 输出的U需要经过电压放大，才能进行A/D转换。本次的放大电路设计有三个运算放大器组成，A1,A2为同相输入放大电路，其对称性可获得很高的共模抑制比和低漂移特性。A3为差动放大电路，经分析可以得到： U。=(U-UR)(1+2R1/RW)R3/R2 上式中U为传感器输出电压，UR为参考电压，它是由稳压管经电位器RT分压取得。 温度传感器连接的电压放大电路 注明：也可以自己连接温度传感电路。其简易电路图如下，在此不进行具体分析。它是通过热敏电阻连接组成的。 温度传感电路及其放大电路 （二）V/F变换电路的分析 V/F变换电路的作用是把检测到的模拟电压经放大后变成对应频率的脉冲信号，脉冲信号的频率f与输入电压成正比： f=KU U为V/F变换电路的模拟输入电压，K为比例系数。 只要在固定的时间T内(由定时器控制时间T)，对V/F转换器输出的脉冲进行计数，计数值与脉冲频率间的关系为： D=fT=TKU V/F变换型A/D转换器的电路结构框图如下： 其中V/F转换器选用LM331，下面为其引脚功能： ①电流源并输出端；②电流源控制端；③脉冲信号输出端；④接地端；⑤充电时间控制端；⑥电压比较器阈值电压控制值；⑦被测电压信号输入端；⑧电源电电压输入端。 电路设计运用引脚6控制电压，相当于一个电压比较器，由于被测范围为20-100，可以控制此范围的电压进入V/F转换器，进行工作，其他电压受到限制，转换器不工作。根据此要求进行电路连接f=Rs*U/2.09RlRtCt 计数电路简易参数分析： 根据V/F变换电路输出的脉冲信号频率f与输入电压的关系来确定输出频率的大小，根据温度需要显示的范围来确定频率范围，再根据频率范围来确定输入电压U的大小。主要计算公式及其数值为：f=Rs*U/2.09RlRtCt；Ut=（T+273.2）Ω,Ct=0.01μF,Rl=1K,Rs=14KΩ,f=0.985U,温度Ω为20~100，得出U的范围是1.5~2Hz,Rt=3KΩ,可以得出Ut的范围是（0.9~1V）.电压放大倍数为2倍。由此可以确定的数值有R1=1KΩ,R2=R3=10KΩ.这就是前面电路里面所需要的数值参数。 三、译码和显示电路 用V/F转换器完成A/D转换，需要与计数器配合使用，即在固定的时间内对V/F转换器输出的脉冲进行计数，计数值表示V/F转换器所输出的模拟电压大小。 计数器选用型号为74160N,而寄存器选用型号74LS194N，其他的即为译码器和输出驱动电路，显示器选用三个七段数码管。以上器件都为课本所提及和介绍的，不具体画出引脚功能图。 此电路图为555定时器构成的多谐振荡器，连接一个双JK触发器构成的四分频电路，构成V/F转换器前面的运行电路，最后一个为555定时器构成的单稳态触发器。单稳态触发器的输出信号提供给计数器，连接其清零信号。利用其两个状态进行计数和清零。而双JK触发器出来的信号即为“秒时基信号”。其信号除了电路图中的连接外