數(shù)字溫度計的設計

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1、南昌航空大學課程設計數(shù)字式溫度計前言隨著當代科學技術的發(fā)展，電子產(chǎn)品在人們的日常生活中占據(jù)著越來越重要的地位。人們也越來越重視電子類的產(chǎn)品的精密程度。而設計出一個數(shù)字式溫度計可以為人們帶來很多方便，可以打破以往人們用肉眼看溫度計中直接讀數(shù)，可以減少一些不必要的誤差等。本課題研究的是采用電橋法，測量0～200℃范圍的溫度，所以設計出來的數(shù)字式溫度計分辨率高，打破了以往的讀刻度式的測溫方法，可以減少視覺誤差。并且，其原理比較簡單，制作起來也比較容易。其設計的要求是：用電橋法，利用PT-100熱電阻對0～200℃測溫范圍進行測量并送LED數(shù)碼管顯示，要

2、求分辨率為0.1℃，數(shù)據(jù)測量間隔時間為5秒。（鉑熱電阻用精密電位器代替）整個思路是：采用電橋電路，使得在輸入5V的穩(wěn)壓電源輸出最大值為2mV的電壓，然后通過一個放大電路將電壓放大為2V，將最后的測量數(shù)據(jù)送LED數(shù)碼管顯示，而此時則需要一個譯碼器，以及數(shù)碼管的驅(qū)動器等。然而，由要求是分辨率為0.1，故最后的顯示結(jié)果最大值為199.9。23南昌航空大學課程設計數(shù)字式溫度計第一章設計內(nèi)容及要求1．1基本要求采用電橋法，利用PT100熱電阻對0～200℃測溫范圍進行測量并送LED數(shù)碼管顯示，要求分辨率為0.1℃，數(shù)據(jù)測量間隔時間為5S。1．2提高要求1、

3、針對不同的鉑熱電阻討論不同的溫度信號測量辦法。2、利用電路對測溫電路進行非線性校正，提高測溫精度（電路非線性校正和EPROM查表法非線性校正）。3、討論誤差的形成因素和減少誤差的措施。4、進行簡單的溫度開關控制。1．3系統(tǒng)參考原理框圖系統(tǒng)總框圖如圖1.1所示：顯示電路A/D轉(zhuǎn)換放大電路電橋電路時鐘電路供電電路圖1.1系統(tǒng)總框圖23南昌航空大學課程設計數(shù)字式溫度計第二章總體設計方案2．1方案一總體工作電路原理圖：MC1403部分有錯，見下面的應用。10K20K4.7KIN4148190133K20K20K10K10KMC14433CD4511470

4、K470K3K1000.1μ0.1μ123456789101112131415-5V161718192021222324123“1”4567816MC1413+5V12345678161514131211109千百十個位選開關4只數(shù)碼管譯碼驅(qū)動A/D轉(zhuǎn)換器VAGVRVXR1R1/C1C1C01C02DUCP1CP2VEEVDDQ3Q2Q1Q0DS1DS2DS3DS4OREOCVSSabcfegd3K+5V+9V探頭圖2.1方案一原理圖本方案以半導體二極管作為溫度傳感器,因為半導體二極管的正向壓降決定于正向電流的大小和溫度，當正向電流一定時，正向壓

5、降隨溫度的升高而下降。對于普通的硅二極管1N4148而言，具有約－21mV/℃的溫度系數(shù)，當兩個1N4148串接時，總的正向壓降與溫度的關系約為－42mV/℃。理論和實踐都已證明，在－50℃～＋150℃的范圍內(nèi)，二極管的測溫精度可達±01℃，與其他溫度傳感器比較，二極管溫度傳感器具有靈敏度高、線性好、簡便的特點，而且當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。23南昌航空大學課程設計數(shù)字式溫度計2．2方案二+5V總體工作電路原理圖：MC1403部分有錯，見下面的應用+5V基準電源10KMC14433MC1403CD4511-5

6、V12310K470K470K3K1000.1μ0.1μ123456789101112131415-5V161718192021222324123“1”4567816MC1413+5V12345678161514131211109千百十個位選開關4只數(shù)碼管譯碼驅(qū)動A/D轉(zhuǎn)換器VAGVRVXR1R1/C1C1C01C02DUCP1CP2VEEVDDQ3Q2Q1Q0DS1DS2DS3DS4OREOCVSSabcfegd-5V+-PT3K8.2K18K1K+5V圖2.2方案二原理圖原理介紹：從電橋電路調(diào)節(jié)電位器，使得輸出電壓在范圍為0～2mV變化，通過

7、放大電路，使其電壓值放大為2V，再將其送至LED數(shù)碼管顯示，并要有一定的時間間隔顯示，故其中又需要有A/D轉(zhuǎn)換，LED數(shù)碼管的驅(qū)動等。23南昌航空大學課程設計數(shù)字式溫度計第三章最佳方案的選擇3．1方案一與方案二的比較方案一與方案二的不同之處在于改變溫度的方式不同。方案一采用的是利用溫度傳感器感受溫度的變化，當正向電流一定時，正向壓降隨溫度的升高而下降，從而使顯示器的顯示值變化。它的測量范圍是-50～150℃。方案二采用的是電橋電路，用調(diào)節(jié)電位器的方法使電壓發(fā)生相應的變化，從而達到改變溫度的目的。3．2最終方案由于本設計的要求是采用電橋發(fā)，與方案一

8、的設計原理不相一致，且方案一只能測試-50～150℃的溫度，而設計要求的測量范圍是0～200℃，方案一達不到要求。比較方案二，符合設計要