数字温度计的设计-数字电子技术课程设计报告.docx

1、- 1 -数字电子技术课程设计报告数字温度计的设计专业：电子信息科学与技术 班级：2015 级 2 班 姓名：巩光众 学号： 201501100206_指导老师：张瑞 电子通信与物理学院日期：2016 年 12 月 23 日- 2 -目录设计目的.3设计要求.4总体方案.4电路设计及原理.5各单元电路剖析.5仿真调试.7设计中遇到的困难9结论.9附录.10- 3 -实践目的数字电子技术基础课程设计是继“数字电子技术基础”理论课之后开出的实践环节，是锻炼学生动手能力，巩固所学理论知识的重要教学环节。数字电子技术基础课程设计的目的是通过指导学生循序渐进独立完成数字电路的设计任务，加深学生对理论知识

2、的理解，提高学生的动手能力，独立分析问题、解决问题的能力。训练学生综合运用学过的数字电子技术基础的基本知识，独立设计比较复杂的数字电路系统的能力。数字电子技术课程设计是通过数字电子技术课程的各教学环节（课堂教学和实验）学习之后进行的，应选取综合性和实用性较强的课题，内容的复杂程度和工作量应适中，应使学生达到如下要求： 1、让学生初步掌握典型数字电路的试验、设计方法。根据设计任务、技术指标、对课题进行分析；通过查阅资料、理论计算，得到设计方案；选择元器件，搭接线路，实现方案；画出电路原理图，进行仿真，分析实验结果，写出设计总结报告。 2、通过对典型数字电路的设计和仿真，掌握利用 EDA 软件设计

3、电路的方法。3、培养学生一定的自学能力和独立分析问题、解决问题的能力。 学会自己分析解决问题的方法，对设计中遇到的问题，通过独立思考，查阅工具书，参考文献，寻找答案；掌握电路调试的一般规律，对实验中出现一般故障，能通过“观察、判断、实验、再判断”的基本方法去解决；能对实验结果进行独立分析和评价。4、学会使用电子仪器仪表进行逻辑电路的检测、故障分析和排除。通过独立思考问题、查阅工具书、参考文献、寻找解决问题的途径；掌握常用基本电路调试、测试的一般规律、测试仪器仪表的使用。 5、让学生树立严肃认真、一丝不苟、实事求是的科学作风。严格的科学训练和工程设计实践，使学生逐步树立严肃认真，一丝不苟，实事求

4、是的科学作风，并培养学生在实际工作中具有一定的生产观念，经济观点和全局观点。- 4 -设计要求1.要求（1）查阅资料选择温度传感器。（2）设计温度测量电路（确定温度与电压之间的转换关系）。（3）设计温度显示电路（显示的数字应反映被测量的温度）。（4）画出数字温度计电路图，读数范围 0100，读数稳定。2.器材（1）温度传感器 AD590 等。（2）运算放大器 A741 1 片。（3）模数转换器 ADC0809 1 片。（4）译码器：（自选）需将二进制数转换成 BCD 码。（5）BCD 码的七段码显示器 74LS48 3 片。（6）数码管（共阴性）3 只。（7）电阻、电容若干。（8）555 定时

5、器 1 片。（9）面包板 2 块。总体方案1.数字温度计的原理图温度传感器A / D变换器放大电路译码器显示器2.总体方案数字温度计设计的总体思路是将温度通过温度传感器转化为模拟信号，通过放大电路对信号进行放大，之后通过 A/D 转换器将模拟信号转换为数字信号，通过译码器将转换后的二进制编码转换为 8421BCD 码，然后通过七段译码器转换成相应数字的二进制编码(如果用四输入的共阴极数码管可省去此步)最后通过三个七位共阴极数码管将温度显示出来。- 5 -本方案采用 AD590 单片集成两段式敢问电流源温度传感器对温度进行采集，采集的电压经过放大电路将信号放大，然后经过 8 位 A/D 转换器

6、AD0809 转换成数字信号. 电路设计及原理1. 电路图2. 程序流程图各单元电路剖析1. 温度采集电路AD590 是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。AD590 测温范围为55150，满足人们日常生产和生活中的温度范围。AD590 电源电压可在 4V6V 范围变化，可以承受 44V 正向电压和 20V 反向电压，因- 6 -而器件反接也不会被损坏。AD590 产生的电流与绝对温度成正比，它有非常好的线性输出性能，温度每增加 1，其电流增加 1A。在测量温度时，AD590 往往要接到需要电压输入的系统中，图 5.2 是用两个 AD590 和一个运算放大器进行温度测量的基本电路，其

7、输出电压 VO=（T1-T2）50mv/，若 T2=0，则为待测温度，当 T1=T2 时，由于 AD590 之间的失配或者有小的温度差，用电阻 R1 和 R2 能够调掉偏置。+ 1 5 V- 1 5 V+-A D 5 9 0 2 #1 #A D 5 9 0+-I 1I 2R 1R 25 0 K5 0 KR F5 0 K5 0 KR 3I FV O( T 1 - T 2 ) 5 0 m V / 2. 模数转换电路AD590 测温电路输出的电压信号为模拟信号，要进行数码显示，还需将此信号转换成数字信号。为此我们通过 A/D 转换器 ADC0809 将输入的模拟值转换成数字值，经 AT89C51 单

8、片机处理后输出到 P1 以控制温度显示电路。ADC0804 是用 CMOS 集成工艺制成的逐次比较型摸数转换芯片，分辨率 8 位，转换时间 100s，输入电压范围为 05V，增加某些外部电路后，输入模拟电压可为 5V。该芯片内有输出数据锁存器，当与计算机连接时，转换电路的输出可以直接连接在 CPU 数据总线上，无须附加逻辑接口电路。具体硬件连接图如图 2 所示。- 7 -AD590 温度采集及模数转换电路3. 七段译码显示电路由发光二极管组成的七段码 LED 显示器是单片机应用产品中最常用的廉价输出设备，用于显示各种数字和字符。该数字温度计的温度显示由 4 位七段码 LED 显示器组成，单片机

9、以并行通信方式从 P1.0P1.7 口输出段码和控制信号，通过 7447 TTL BCD 译码器译码，用 4 个共阴极 LED 动态显示温度的各个数位。仿真调试1. AD590 的仿真- 8 -由于在 multisim 中无法找到 AD590 此类感温元件，故我才用电压源与电阻的组合电路替代 AD590，如图所示，温度每升高一度，AD590 输出电流增大1Ua，对应输出电压增大 1mv，图中输出电压范围为 273mv-373mv 分别对应1c-100c。2. 测温电路3.实物图- 9 -由于在 multisim 中找不到单片机和 ADC0809 等器件，所以采用实物图替代。设计中遇到的困难1.

10、 部分原器件在 multisim 中找不到,如 AD590,ACD0809 等.2. 设计译码及显示电路时找不到合适的器件将 A/D 转换后的八位二进制码转换为 8421BCD 码.3. 部分电路连接出错.结论数字电子技术基础是学习电子类专业同学必学的基础，越来越普遍的被用于电子电路设计中。进行数字电子技术课程设计对巩固所学知识，及以后进行电路设计工作都有着重要的意义。此次我选择了数字温度计这个课题，并进行了相关设计。通过广泛查阅资料，我完成了设计工作。本次设计我引入了单片机的部分知识设计整个电路，取得了不错的效果。但因 multisim 元件库不完全等原因无法将电路图清晰的表示出来，也无法完成仿真，这是一个缺憾。从本次设计实践中我学到了很多知识，也受到了很多启发，对以后我的学习与工作一定有很大的意义。- 10 -附录1. AD590 温度传感器AD590 是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。AD590 测温范围为55150，满足人们日常生产和生活中的温度范围。AD590 电源电压可在 4V6V 范围变化，可以承受 44V 正向电压和 20V 反向电压，因而器件反接也不会被损坏。AD590 产生的电流与绝对温度成正比，它有非常好的线性输出性能，温度每增加 1，其电流增加 1A。 AD590 温度与电流的关系如下表所示：