數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)報(bào)告(共17頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱： 電子課程設(shè)計(jì)院 別： 武警工程學(xué)院專 業(yè): 指揮自動(dòng)化班 級： 二隊(duì)一區(qū)隊(duì) 姓 名： 王凱(03) 田騰浩 (23)指導(dǎo)教師： 鄒濤時(shí)間: 2010年1月12日主要內(nèi)容：設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字溫度計(jì)，測量范圍：0100 OC。溫度的實(shí)時(shí)LED數(shù)字顯示。測量溫度信號(hào)為模擬量?；疽螅?.畫出數(shù)字溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)框圖。2.畫出系統(tǒng)原理電路圖。3.用MULTISIM進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。4.按要求完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告，交激光打印報(bào)告和電子文檔。主要參考資料：1 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M.北京：高等教育出版社，2001.2 彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)M.北京：高等教育

2、出版社，1997.3 孫梅生.電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)M.北京：高等教育出版社，1998.4 高吉祥. 電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)M.北京：電子工業(yè)出版社，2002.完成期限 一、任務(wù)技術(shù)指標(biāo)主要內(nèi)容：設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字溫度計(jì)，測量范圍：0100 OC。溫度的實(shí)時(shí)LED數(shù)字顯示。測量溫度信號(hào)為模擬量?；疽螅?.畫出數(shù)字溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)框圖。2.畫出系統(tǒng)原理電路圖。3.用MULTISIM進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。4.按要求完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告，交激光打印報(bào)告和電子文檔二、總體設(shè)計(jì)思想1.基本原理由于溫度計(jì)的應(yīng)用很廣，所以溫度計(jì)的設(shè)計(jì)也不完全一樣。以前一般采用熱電偶、玻璃液體溫度計(jì)、雙金屬溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、熱電阻和非接

3、觸式溫度計(jì)等進(jìn)行溫度測量。其中熱電偶的溫度測量范圍較寬，它無需使用驅(qū)動(dòng)電源即可直接產(chǎn)生電壓（溫差電勢）信號(hào)，該信號(hào)既可用直流測量儀器（如電位差計(jì)、數(shù)字電壓表、毫伏計(jì)等）讀取，以通過熱電偶溫度特性分度表查出對應(yīng)的溫度；也可以用線性校正電路將小信號(hào)電壓放大后，通過顯示儀表的刻度讀數(shù)。在某些輸油、輸氣管道應(yīng)用中，往往要求對溫度進(jìn)行長時(shí)間監(jiān)測，且要求能夠快速準(zhǔn)確地讀數(shù)。此時(shí)，上述各類溫度計(jì)則難以勝任。而如果將熱電偶產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并通過液晶來顯示其溫度結(jié)果，這種方法反應(yīng)迅速，測量精度高，功耗小，顯示直觀。因此，由熱電偶、A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)和液晶模塊組成的數(shù)字式低

4、功耗高精度溫度計(jì)可以代替各種機(jī)械式溫度計(jì)來完成特殊情況下的溫度測控工作，且便于實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì)。但在本設(shè)計(jì)中，數(shù)字溫度計(jì)應(yīng)用的對象是一般家庭里，主要包括以下幾部分：(1).取樣電路溫度傳感器就是能將溫度信號(hào)反映到電信號(hào)上去，這個(gè)我們可以用熱敏電阻及一些熱傳感器來實(shí)現(xiàn)，由于熱敏電阻的阻值與溫度不成線性關(guān)系，所以這里主要是用溫度傳感器將溫度信號(hào)線性地反映到電壓上來實(shí)現(xiàn)溫度取樣，測量溫度信號(hào)為模擬量。(2).放大電路放大電路可以有三極管放大或是用集成運(yùn)算放大器放大，由于在這里放大器的功能是為了調(diào)節(jié)傳感器與A/D轉(zhuǎn)換器的關(guān)系，故可以用集成運(yùn)算放大器通過負(fù)反饋組成任意比例電路，根據(jù)芯片的參數(shù)需要而選擇適當(dāng)

5、的放大倍數(shù)。(3).驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路是為了讓顯示器將A/D所轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)無誤地表現(xiàn)出來。這里主要是驅(qū)動(dòng)LED顯示及保護(hù)LED的電路，要想讓LED正常工作，必需提供適當(dāng)?shù)碾妷?，保證電流不能超過LED的最大電流，以免燒壞LED管。在這里主要包括一些三極管及電阻，配合驅(qū)動(dòng)電路來制LED控顯示。(4).A/D轉(zhuǎn)換及分析A/D轉(zhuǎn)換主要的任務(wù)是對模擬電信號(hào)進(jìn)行分析，將其信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)碼顯示出來，可能的話還可以對信號(hào)進(jìn)行分析預(yù)處理。這里也主要是采用MC14433芯片，采用這個(gè)芯片可以大大減少A/D轉(zhuǎn)換及譯碼電路，因?yàn)樗旧磔敵鼍褪荁CD碼，而且是按十進(jìn)制位串行輸出的，同時(shí)它還包含了時(shí)序電路即用來串行輸出用掃描顯

6、示用的電路及超過適用范圍時(shí)發(fā)出提示信號(hào)，極大簡化了電路，從而提高了電路的穩(wěn)定性及減少功耗。(5).顯示電路顯示電路可以用各種類型的七段LED顯示，出于對器件考慮，在這里僅用最常見的7段碼顯示即可。2.系統(tǒng)框圖模擬采樣轉(zhuǎn)化電信號(hào)信號(hào)放大A/D轉(zhuǎn)換編碼顯示系統(tǒng)超過溫度提示譯碼電路圖1 數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)框圖三、具體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)主要構(gòu)成部分應(yīng)該是由模擬傳感器、線性放大電路、A/D轉(zhuǎn)換分析、驅(qū)動(dòng)電路及顯示五部分組成。下面從五部分分別進(jìn)行比較設(shè)計(jì),然后總體連接.1. 傳感電路(1)傳感器元件介紹:溫度傳感器：按照溫度傳感器輸出信號(hào)的模式，可大致劃分為三大類：數(shù)字式溫度傳感器、邏輯輸出溫度傳感器、模擬式溫度傳感

7、器。   一、模擬溫度傳感器傳統(tǒng)的模擬溫度傳感器，如熱電偶、熱敏電阻和RTDS對溫度的監(jiān)控，在一些溫度范圍內(nèi)線性不好，需要進(jìn)行冷端補(bǔ)償或引線補(bǔ)償；熱慣性大，響應(yīng)時(shí)間慢。集成模擬溫度傳感器與之相比，具有靈敏度高、線性度好、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，而且它還將驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)處理電路以及必要的邏輯控制電路集成在單片IC上，有實(shí)際尺寸小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。常見的模擬溫度傳感器有LM35、LM335、LM45、AD590電流輸出型。這里主要介紹該類器件的幾個(gè)典型。1、AD590溫度傳感器AD590是美國模擬器件公司的電流輸出型溫度傳感器，供電電壓范圍為330V，輸出電流223A（-50）423A（+15

8、0），靈敏度為1A/。當(dāng)在電路中串接采樣電阻R時(shí)，R兩端的電壓可作為輸出電壓。AD590輸出電流信號(hào)傳輸距離可達(dá)到1km以上。作為一種高阻電流源，最高可達(dá)20M，所以它不必考慮選擇開關(guān)或CMOS多路轉(zhuǎn)換器所引入的附加電阻造成的誤差。適用于多點(diǎn)溫度測量和遠(yuǎn)距離溫度測量的控制。2、 LM135/235/335溫度傳感器LM135/235/335系列是美國國家半導(dǎo)體公司（NS）生產(chǎn)的一種高精度易校正的集成溫度傳感器，工作特性類似于齊納穩(wěn)壓管。該系列器件靈敏度為10mV/K，具有小于1的動(dòng)態(tài)阻抗，工作電流范圍從400A到5mA，精度為1，LM135的溫度范圍為-55+150，LM235的溫度范圍為-4

9、0+125，LM335為-40+100。封裝形式有TO-46、TO-92、SO-8。該系列器件廣泛應(yīng)用于溫度測量、溫差測量以及溫度補(bǔ)償系統(tǒng)中。二、邏輯輸出型溫度傳感器在許多應(yīng)用中，我們并不需要嚴(yán)格測量溫度值，只關(guān)心溫度是否超出了一個(gè)設(shè)定范圍，一旦溫度超出所規(guī)定的范圍，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)，啟動(dòng)或關(guān)閉風(fēng)扇、空調(diào)、加熱器或其它控制設(shè)備，此時(shí)可選用邏輯輸出式溫度傳感器。LM56、MAX6501-MAX6504、MAX6509/6510是其典型代表。1、LM56溫度開關(guān)LM56是NS公司生產(chǎn)的高精度低壓溫度開關(guān)，內(nèi)置1.25V參考電壓輸出端。最大只能帶50A的負(fù)載。電源電壓從2.710V，工作電流最大230

10、A，內(nèi)置傳感器的靈敏度為6.2mV/，傳感器輸出電壓為6.2mV/×T+395mV。2、MAX6501/02/03/04溫度監(jiān)控開關(guān)MAX6501/02/03/04是具有邏輯輸出和SOT-23封裝的溫度監(jiān)視器件開關(guān)，它的設(shè)計(jì)非常簡單,直接將其接入電路即可使用，無需任何外部元件。其中MAX6501/MAX6503為漏極開路低電平報(bào)警輸出，MAX6502/MAX6504為推/拉式高電平報(bào)警輸出，MAX6501/MAX6503提供熱溫度預(yù)置門限（35到+115），當(dāng)溫度高于預(yù)置門限時(shí)報(bào)警；MAX6502/MAX6504提供冷溫度預(yù)置門限（-45到+15），當(dāng)溫度低于預(yù)置門限時(shí)報(bào)警。 對于需

11、要一個(gè)簡單的溫度超限報(bào)警而又空間有限的應(yīng)用如筆記本電腦、蜂窩移動(dòng)電話等應(yīng)用來說是非常理想的，該器件的典型溫度誤差是±0.5，最大±4，滯回溫度可通過引腳選擇為2或10，以避免溫度接近門限值時(shí)輸出不穩(wěn)定。這類器件的工作電壓范圍為2.7V到5.5V，典型工作電流30A。三、數(shù)字式溫度傳感器如果采用數(shù)字式接口的溫度傳感器，上述設(shè)計(jì)問題將得到簡化。同樣，當(dāng)A/D和微處理器的I/O管腳短缺時(shí)，采用時(shí)間或頻率輸出的溫度傳感器也能解決上述測量問題。1、MAX6575/76/77 數(shù)字溫度傳感器MAX6575/76/77系列SOT-23封裝的溫度傳感器為例，這類器件可通過單線和微處理器進(jìn)行

12、溫度數(shù)據(jù)的傳送，提供三種靈活的輸出方式-頻率、周期或定時(shí)，并具備±0.8的典型精度，一條線最多允許掛接8個(gè)傳感器，150A典型電源電流和2.7V到5.5V的寬電源電壓范圍及-45到+125的溫度范圍。它輸出的方波信號(hào)具有正比于絕對溫度的周期，采用6腳SOT-23封裝，僅占很小的板面。該器件通過一條I/O與微處理器相連，利用微處理器內(nèi)部的計(jì)數(shù)器測出周期后就可計(jì)算出溫度。2、可多點(diǎn)檢測、直接輸出數(shù)字量的數(shù)字溫度傳感器DS1612DS1612是美國達(dá)拉斯半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS數(shù)字式溫度傳感器。內(nèi)含兩個(gè)不揮發(fā)性存儲(chǔ)器，可以在存儲(chǔ)器中任意的設(shè)定上限和下限溫度值進(jìn)行恒溫器的溫度控制，由于這些存

13、儲(chǔ)器具有不揮發(fā)性，因此一次定入后，即使不用CPU也仍然可以獨(dú)立使用。溫度測量原理和精度：在芯片上分別設(shè)置了一個(gè)振蕩頻率溫度系數(shù)較大的振蕩器（OSC1）和一個(gè)溫度系數(shù)較小的振蕩器（OSC2）。在溫度較低時(shí)，由于OSC2的開門時(shí)間較短，因此溫度測量計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值（n）較小；而當(dāng)溫度較高時(shí)，由于OSC2的開門時(shí)間較長，其計(jì)數(shù)值（m）增大。如果在上述計(jì)數(shù)值基礎(chǔ)上再加上一個(gè)同實(shí)際溫度相差的校正數(shù)據(jù)，就可以構(gòu)成一個(gè)高精度的數(shù)字溫度傳感器。該公司將這個(gè)校正值定入芯片中的不揮發(fā)存儲(chǔ)器中，這樣傳感器輸出的數(shù)字量就可以作為實(shí)際測量的溫度數(shù)據(jù)，而不需要再進(jìn)行校準(zhǔn)。它可測量的溫度范圍為-55+125，在0+70范圍內(nèi)，

14、測量精度為±0.5，輸出的9位編碼直接與溫度相對應(yīng)。DS1621同外部電路的控制信號(hào)和數(shù)據(jù)的通信是通過雙向總線來實(shí)現(xiàn)的，由CPU生成串行時(shí)鐘脈沖（SCL），SDA是雙向數(shù)據(jù)線。通過地址引腳A0、A1、A2將8個(gè)不同的地址分配給各器件。通過設(shè)定寄存器來設(shè)置工作方式，并對工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。被測的溫度數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在溫度傳感器寄存器中，高溫（TH）和低溫（TL）閾值寄存器存儲(chǔ)了恒溫器輸出（Tout）的閾值。現(xiàn)在，各種集成的溫度傳感器的功能越來越專業(yè)化。比如，MAXIM公司近期推出的MAX1619是一種增強(qiáng)型精密遠(yuǎn)端數(shù)字溫度傳感器，能夠監(jiān)測遠(yuǎn)端P-N結(jié)和其自身封裝的溫度。 它具有雙報(bào)警輸出：AL

15、ERT和OVERT。ALERT用于指示各 傳感器的高/低溫狀態(tài)，OVERT信號(hào)等價(jià)于一個(gè)自動(dòng)調(diào)溫器，在遠(yuǎn)端溫度傳感器超上限時(shí)觸發(fā)，MAX1619與MAX1617A完全軟件兼容，非常適合于系統(tǒng)關(guān)斷或風(fēng)扇控制，甚至在系統(tǒng)“死鎖”后仍能正常工作。美國達(dá)拉斯半導(dǎo)體公司的DS1615是有記錄功能的溫度傳感器。器件中包含實(shí)時(shí)時(shí)鐘、數(shù)字式溫度傳感器、非易失性存儲(chǔ)器、控制邏輯電路以及串行接口電路。數(shù)字溫度傳感器的測量范圍為-40+85，精度為±2，讀取9位時(shí)的分辨率是0.03125。時(shí)鐘提供的時(shí)間從秒至年月，并對到2100年以前的閏年作了修正。電源電壓為2.2V5.5V，8腳SOIC封裝。DS177

16、75是數(shù)字式溫度計(jì)及恒溫控制器集成電路。其中包含數(shù)字溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字寄存器、恒溫控制比較器以及兩線串行接口電路。供電電壓在3V至5V時(shí)的測量溫度精度為±2，讀取9位時(shí)的分辨率是0.5，讀取13位時(shí)的分辨率是0.03125。(2)傳感器器件選擇: 綜上所訴,根據(jù)需要和比較我們選擇了模擬溫度傳感器LM35.它具有很高的工作精度和較寬的線性工作范圍，該器件輸出電壓與攝氏溫度線性成比例。因而，從使用角度來說，它與用開爾文標(biāo)準(zhǔn)的線性溫度傳感器相比更有優(yōu)越之處，LM35無需外部校準(zhǔn)或微調(diào)，可以提供±1/4的常用的室溫精度。LM35具有以下特點(diǎn)：（1）工作電壓：直流430V

17、； （2）工作電流：小于133A（3）輸出電壓：+6V-1.0V; （4）輸出阻抗：1mA 負(fù)載時(shí)0.1；（5）精度：0.5精度（在+25時(shí)）；（6）漏泄電流：小于60A；（7）比例因數(shù)：線性+10.0mV/； （8）非線性值：±1/4；（9）校準(zhǔn)方式：直接用攝氏溫度校準(zhǔn)；（10）封裝：密封TO-46或塑料TO-92 晶體管封裝；（11）使用溫度范圍：-55+150額定范圍傳感器電路采用核心部件是 LM35AH，供電電壓為直流15V 時(shí)，工作電流為120mA，功耗極低，在全溫度范圍工作時(shí)，電流變化很小。電壓輸出采用差動(dòng)信號(hào)方式，由2、3 引腳直接輸出，電阻R 為18K 普通電阻，D1

18、、D2 為1N4148。傳感器電路原理如圖.2. 信號(hào)放大器電路(1)放大器期間介紹：按照集成運(yùn)算放大器的參數(shù)來分，放大器可分為如下幾類。 1通用型運(yùn)算放大器通用型運(yùn)算放大器就是以通用為目的而設(shè)計(jì)的。這類的主要特點(diǎn)是低廉、產(chǎn)品量大面廣，其性能指標(biāo)能適合于一般性使用。例A741（單運(yùn)放）、LM358（雙運(yùn)放）、LM324及以場效應(yīng)管為輸入級的LF356都屬于此種。它們是應(yīng)用最為廣泛的集成運(yùn)算放大器。2高阻型運(yùn)算放大器這類集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)是差模輸入阻抗非常高，輸入偏置電流非常小， IB為幾皮安到幾十皮安。實(shí)現(xiàn)這些指標(biāo)的主要措施是利用場效應(yīng)管高輸入阻抗的特點(diǎn)，用場效應(yīng)管組成運(yùn)算放大器的差分輸入級

19、。用FET作輸入級，不僅輸入阻抗高，輸入偏置電流低，而且具有高速、寬帶和低噪聲等優(yōu)點(diǎn)，但輸入失調(diào)電壓較大。常見的集成器件有LF355、LF347及更高輸入阻抗的CA3130、CA3140等。3低溫漂型運(yùn)算放大器在精密儀器、弱信號(hào)檢測等中，總是希望運(yùn)算放大器的失調(diào)電壓要小且不隨溫度的變化而變化。低溫漂型運(yùn)算放大器就是為此而設(shè)計(jì)的。常用的高精度、低溫漂運(yùn)算放大器有OP07、OP27、AD508及由MOSFET組成的斬波穩(wěn)零型低漂移器件ICL7650等。4高速型運(yùn)算放大器在快速A/D和D/A轉(zhuǎn)換器、視頻放大器中，要求集成運(yùn)算放大器的轉(zhuǎn)換速率SR一定要高，單位增益帶寬BWG一定要足夠大，像通用型集成運(yùn)

20、放是不能適合于高速應(yīng)用的的。高速型運(yùn)算放大器主要特點(diǎn)是具有高的轉(zhuǎn)換速率和寬的頻率響應(yīng)。常見的運(yùn)放有LM318、A715等，其SR=5070V/us，BWG20MHz。5低功耗型運(yùn)算放大器由于電子電路集成化的最大優(yōu)點(diǎn)是能使復(fù)雜電路小型輕便，所以隨著便攜式應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，必須使用低電源電壓供電、低功率消耗的運(yùn)算放大器相適用。常用的運(yùn)算放大器有TL-022C、TL-060C等，其工作電壓為±2V±18V，消耗電流為50250A。有的產(chǎn)品功耗已達(dá)W級，例如ICL7600的供電電源為1.5V，功耗為10mW，可采用單節(jié)電池供電。6高壓大功率型運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器的輸出電壓主要受供電電

21、源的限制。在普通的運(yùn)算放大器中，輸出電壓的最大值一般僅幾十伏，輸出電流僅幾十毫安。若要提高輸出電壓或增大輸出電流，集成運(yùn)放外部必須要加輔助電路。高壓大電流集成運(yùn)算放大器外部不需附加任何電路，即可輸出高電壓和大電流。例如D41集成運(yùn)放的電源電壓可達(dá)±150V，A791集成運(yùn)放的輸出電流可達(dá)1A。（2）選擇放大器種類總體分析上訴運(yùn)放種類，根據(jù)我們獲得是一弱信號(hào)這一現(xiàn)實(shí)，我們決定選用低溫漂型運(yùn)算放大器OP07。Op07芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的單運(yùn)算放大器集成電路。由于OP07具有非常低的輸入失調(diào)電壓（對于OP-07A最大為25V），所以O(shè)P-07在很多應(yīng)用場合不需要額外的調(diào)零措施。O

22、P07同時(shí)具有輸入偏置電流低（OP-07A為±2nA）和開環(huán)增益高（對于OP-07A為300V/mV）的特點(diǎn)，這種低失調(diào)、高開環(huán)增益的特性使得OP-07特別適用于高增益的測量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號(hào)等方面。OP07具有以下特點(diǎn)：  （1） 超低偏移： 150V最大 ; （2）低輸入偏置電流： 1.8nA ;  （3）低失調(diào)電壓漂移： 0.5V/; （4）超穩(wěn)定，時(shí)間： 2V/month最大;  （5）高電源電壓范圍： ±3V至±22V.它的引腳如圖所示:1 8 2 73 64 5 引腳功能說明：1和8為偏置平衡(調(diào)零端)，2為反向輸

23、入端，3為正向輸入端，4接地，5空腳 6為輸出，7接電源+。(3) LM35和OP-07組成的信號(hào)采集電路3. 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路（1） A/D轉(zhuǎn)換器件簡介類型簡介如下表所示：幾種集成ADC參數(shù)型號(hào)位數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)間精度說明AD9002AD8125MHz0.5LSB并行型，不用S-HAN68591020M±1LSB并行型，不用S-HAD7824KN82s±1LSB串/并行型，4通道AD578125s0.075%FSR串/并行型ADC08098100s±1LSB逐次比較型，8通道AD574A1225s±0.0125%FSR逐次比較型ICL71151440s±

24、0.1%FSR逐次比較型MAX195169.4s±0.003%FSR逐次比較型，串行輸出ICL71073位半BCD333ms±1字雙積分，帶顯示驅(qū)動(dòng)ICL71354位半BCD333ms±1字雙積分，分時(shí)輸出AK5326-VP1648kHz±5%FSR-型，串行輸出，雙通道AD7710241 kHz±0.005%FSR-型，雙通道，帶可編程放大器和濾波器（2） A/D轉(zhuǎn)換器件選擇通過上面兩個(gè)表進(jìn)行對照，根據(jù)情況我們選擇了雙積分式的ICL7107。其優(yōu)點(diǎn)是高性能、低功耗的三位半AD轉(zhuǎn)換器，同時(shí)包含有七段譯碼器、顯示驅(qū)動(dòng)器、參考源和時(shí)鐘系統(tǒng)，不需要更

25、多的譯碼器，這給我們連接電路或者分析電路提供了一定的方便。ICL7107可直接驅(qū)動(dòng)共陽極LED數(shù)碼管。ICL7107將高精度、通用性和真正的低成本很好的結(jié)合在一起，它有低于10uV的自動(dòng)校零功能，零漂小于1uV/，低于10pA的輸入電流，極性轉(zhuǎn)換誤差小于一個(gè)字。真正的差動(dòng)輸入和差動(dòng)參考源在各種系統(tǒng)中都很有用。在用于測量負(fù)載單元、壓力規(guī)管和其它橋式傳感器時(shí)會(huì)有更突出的特點(diǎn)。ICL7107轉(zhuǎn)化器原理圖如圖，其中計(jì)數(shù)器對反向積分過程的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)?？刂七壿嫞悍诸l器、譯碼器、相位驅(qū)動(dòng)器、控制器和鎖存器。驅(qū)動(dòng)器：將譯碼器輸出對應(yīng)于共陽極數(shù)碼管七段筆畫的邏輯電平變成驅(qū)動(dòng)相應(yīng)筆畫的方波?？刂破鞯淖饔糜腥?/p>

26、個(gè)：第一識(shí)別積分器的工作狀態(tài)，適時(shí)發(fā)出控制信號(hào)，使各模擬開關(guān)接通或斷開，A/D轉(zhuǎn)換器能循環(huán)進(jìn)行。第二識(shí)別輸入電壓極性，控制LED數(shù)碼管的負(fù)號(hào)顯示。第三當(dāng)輸入電壓超量限時(shí)發(fā)出溢出信號(hào)，使千位顯示“1" ，其余碼全部熄滅。ICL7107AD轉(zhuǎn)換器的管腳排ICL7107AD轉(zhuǎn)換器的管腳排列及其各管腳功能如圖： 1 V+ OSC1 402 D1 OSC2 393 C1 OSC3 384 B1 TEST 375 A1 REF HI 366 F1 REF LO 357 G1 CREF+ 348 E1 CREF 339 D2 COMMON 3210 C2 I CL7107 IN HI 3111 B

27、2 IN LO 3012 A2 A-Z 2913 F2 BUFF 2814 E2 INT 2715 D3 V- 2616 B3 G2 25 17 F3 C3 2418 E3 A3 2319 AB4 G3 2220 POL GND 21 4顯示電路: 數(shù)碼管可以分為共陽極與共陰極兩種，共陰極是把所有LED的陽極連接到共同接點(diǎn)com，而每一LED的陰極分別為a,b,c,d,e,f,g及sp（小數(shù)點(diǎn)），它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖所示。 a GbcdefgSP 在本次設(shè)計(jì)當(dāng)中，由于ICL7107的特點(diǎn)，它只能驅(qū)動(dòng)共陽極數(shù)碼管，故我們要選用共陽極七段數(shù)碼管。在連接數(shù)碼管時(shí)，我們要注意數(shù)碼管各個(gè)管腳所對應(yīng)的字母，

28、不能接錯(cuò)或接漏，而且在管腳之前要接上電阻，以免燒壞芯片和數(shù)碼管。5報(bào)警電路(1)報(bào)警電路簡介經(jīng)運(yùn)用所學(xué)電子技術(shù)知識(shí)及搜集資料，可知雙限溫度比較器的實(shí)現(xiàn)方案有如下三種。方案一 基于非門的雙限溫度報(bào)警電路將74LS04D拆分得分立元件圖，如圖2所示：圖2、基于非門的雙限溫度報(bào)警電路分立元件圖1、電路組成該雙限溫度報(bào)警器電路報(bào)警電路組成，如圖1所示:溫度檢測/指示電路包括：熱敏器RT、電位器RPl、RP2、電阻器R1R4、Vl、V2、發(fā)光二極管VLl、VL2和非門IC(DlD2)；報(bào)警電路包括：IC內(nèi)部的D3D6、電阻器R4、R5、電容器Cl、C2、二極管VD1、VD2和HA組成。其中D3、D4和R

29、4、Cl組成lHz超低頻振蕩器，D5、D6和R5、C2組成lkHz音頻振蕩器。2、工作原理RP1用來設(shè)定溫度的上限值，RP2用來設(shè)定溫度的下限值。在受監(jiān)控處溫度在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)時(shí)，Dl輸出高電平，D2輸出低電平，Vl和V2均截止，VLl和VL2均不發(fā)光，VDl處于導(dǎo)通狀態(tài)，lH，超低頻振蕩器和lkHz音頻振蕩器不振蕩，HA不發(fā)聲。當(dāng)溫度超過設(shè)定溫度的上限值時(shí)，RT的溫度減小，RPl中點(diǎn)電位上升，使Dl輸出低電平，Vl導(dǎo)通，VLl點(diǎn)亮，指示溫度超過上限；同時(shí)VDl截止，lHz超低頻振蕩器和lkHz音頻振蕩器振蕩工作，lHz超低頻信號(hào)對lkHz音頻振蕩器進(jìn)行調(diào)制，使HA發(fā)出斷續(xù)的報(bào)警聲。當(dāng)溫度低

30、于設(shè)定溫度的下限值時(shí)，RT的阻值增大，使RP2的中點(diǎn)電位下降，D2輸出高電平，V2導(dǎo)通，VL2點(diǎn)亮，指示溫度低于下限；同時(shí)lHz超低頻振蕩器和lkHz音頻振蕩器振蕩工作，HA發(fā)出報(bào)警聲。方案二：基于集成電路的雙限溫度報(bào)警電路1、電路組成該雙限溫度報(bào)警器電路由溫度檢測控制電路、溫度指示電路和聲音報(bào)警電路組成，如圖所示：溫度檢測控制電路包括：智能型溫度傳感器集成電路IC1，RP1和RP2；溫度指示電路包括：VL1、VL2；聲音報(bào)警電路包括：音效集成電路IC2，電阻器R5、晶體管V3和揚(yáng)聲器BL組成。2、工作原理當(dāng)溫度適宜（被測溫度在報(bào)警溫度的上限值和下限值之間）時(shí)，ICI的6腳輸出低電平，7腳輸出

31、高電平，V1和V2均處于截止?fàn)顟B(tài)，VU和V L2均不發(fā)光，IC2和V3不工作，BL不發(fā)聲。當(dāng)被測溫度降至報(bào)警溫度的下限值時(shí)，IC1的7腳由高電平變?yōu)榈碗娖?，使V2導(dǎo)通，V L2點(diǎn)亮，指示被測溫度偏低；同時(shí)IC2通電工作，其輸出的音效電信號(hào)經(jīng)V3放大后，驅(qū)動(dòng)BL發(fā)出報(bào)警聲。當(dāng)被測溫度升高至報(bào)警溫度的上限值時(shí)，IC1的6腳由低電平變?yōu)楦唠娖剑筕1導(dǎo)通，VL1點(diǎn)亮，指示被測溫度偏高；同時(shí)IC2通電工作，BL發(fā)出報(bào)警聲。方案三：基于運(yùn)算放大器的雙限溫度報(bào)警器1、電路組成該雙限溫度報(bào)警器電路由溫度檢測放大電路、超低頻振蕩器、聲音報(bào)警電路和電源電路組成，如圖4所示：溫度檢測放大電路包括：器RT、電阻器Rl-R4、電位器RPl、RP2、電容器Cl、C2、二極管VDl和運(yùn)算放大器集成電路ICl(NlN4)內(nèi)部的N2、N3；超低頻振蕩器包括：IC1內(nèi)部的N1、N4、電阻器R5R12、電容器C3、C4和發(fā)光二極管VL2、VL3；電源電路包括：電源變壓器T、整流橋堆UR、濾波電容器C6、C7、三端穩(wěn)壓集成電路