課程設計---數(shù)字溫度計設計(編輯修改稿)
2024-07-10 16:10 本頁面
【文章內容簡介】 7 結論與心得 ...................................... 參考文獻 ............................................ 7 設計任務與要求 、設計要求 溫度計是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及科學研究中最常用的測量儀表。本課題要求用中小規(guī)模集成芯片設計并制作一數(shù)字式溫度計，即用數(shù)字顯示被測溫度。具體要求如下： 1）測量范圍 0～ 150 度。 2）測量精度 度。 3） 4 位 LED 數(shù)碼管顯示。 、原理框圖 圖 12 原理框圖 、主要參考元器件 硅熱敏晶體管， LM324， CC7107，電阻及電容若干。 8 方案設計與論證 由設計和任務要求可知道，本設計實驗主要分為四個部分，即傳感器、放大系統(tǒng)、模數(shù)轉換器以及顯示部分。經(jīng)過分析，傳感器可以選擇對溫度比較敏感的器件，做好是在某參數(shù)與溫度成線性關系，比如硅熱敏晶體管、熱敏電阻等；放大系統(tǒng)可以由集成運放組成： A/D 轉 換器需要選擇有 LED 驅動顯示功能的，而可供選擇的參考元件有 CC7107， CC7117， MC14433 等；顯示部分用 4位 LED 數(shù)碼管顯示。 方案一：用一個熱敏電阻 ,通過熱敏電阻把溫度轉化為電壓 ,再得到每一度熱敏電阻的電壓變化值 ,用 LM324 運放做成乘法器 ,使電壓乘以一個比例系數(shù) ,使一度的變化得到一個整數(shù)變化的電壓值 ,然后送入 MC14433A/D轉換器進行數(shù)模轉換和數(shù)字顯示 .。 方案二：用硅熱敏晶體管做傳感器把溫度轉化為電壓，在把每一度的電壓變化值通過 LM324 集成運放進行放大，使其放大的信號應能滿足 CC7107 數(shù)模轉換的要求，進行數(shù)字顯示 由于 MC14433 模數(shù)轉換器的顯示部分需要驅動器CD4511，基準電壓又需要一個 MC1403，也就是需要外接的電路和元件相對復雜和麻煩。而 321 位雙積分 A/D 轉換器 CC7107 是 CMOS 大規(guī)模集成電路芯片，其片內已經(jīng)集成了模擬電路部分和數(shù)字電路部分，所以只要外接少量元件就成了模擬電路和數(shù)字電路部分，所以只要外接少量元件就可實現(xiàn) A/D 轉換。 9 單元電路設計與參數(shù)計算 、 傳感器部分 熱敏晶體管，在溫度發(fā)生變化時，熱敏晶體管的 be 結正向的溫度系數(shù)為2mV/℃ ，即溫度每升高 1℃ ， be 結電壓降低 2mv,利用這個特性可以測量溫度。 設置電路圖如圖 2所示，采用 9V的電源供電， be 間的電壓全部反饋的輸入到同相輸入端，運放引入了電壓負反饋，在理想運放的條件下，輸出電阻為零，所以可以認為電路的輸出 Vo 為恒壓源。 圖 31 傳感圖 、 放大系統(tǒng) 放大系統(tǒng)是把溫度傳感器輸出的弱信號放大，將每一攝氏度對應的電壓以整數(shù)輸出，可以利用集成運放 lm324 組成一個同相比例放大電路，由于溫度傳感器輸出的電壓與溫度的線性關系為 2mV/℃ ，即溫度每升高 1℃ 電壓降低 2mV,因此可以使得電壓通過同相比例運算電路放大 5 倍，即 1℃ 對應電壓為 10mV。 通用型低功耗集成四運放 LM324，內含 4個獨立的高增益、頻率補償?shù)倪\算放大器，既可接單電源使用 (3～ 30V)，也可接雙電源使用 (177?！?177。15 V)，驅動功耗低，可與 TTL 邏輯電路相容。 10 圖 32 管腳連接圖 、 A/D 轉換器 1）凋零電路 圖 33 凋零電路 當硅熱敏晶體管置于 0攝氏度的溫度下時由于 BE 管壓降可能使得 A/D轉換器 的數(shù)字顯示不為零，因此要設計一個調零電路。 本實驗設計了一個電橋電路，通過調
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