引言加入世貿組織以后，中國會面臨激烈的競爭。這種競爭將是一場科技實力、管理水平和人才素質的較量，風險和機遇共存，同時電子產品的研發日新月異，不僅是在通信技術方面數字化取代于模擬信號，就連我們的日常生活也進于讓數字化取締。說明數字時代已經到來，而且滲透于我們生活的方方面面。
隨著人們生活水平的不斷提高,數字化控制無疑是人們追求的目標之一，它所給人帶來的方便也是不可否定的，其中數字溫度計就是一個典型的例子，但人們對它的要求越來越高，要為現代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設施就需要從數字化技術入手，一切向著數字化控制，智能化控制方向發展。
本設計所介紹的數字溫度計與傳統的溫度計相比，具有讀數方便，測溫范圍廣，測
溫準確，其輸出溫度采用數字顯示。但作為一個初學者，在設計過程中難免存在一些問題，還請老師能夠多多指正！
1．摘要 溫度計是工農業生產及科學研究中最常用的測量儀表。隨著時代的進步和發展，數
字溫度計得到了迅速的發展。數字溫度計的優點是準確度高，不易誤讀，分辨率高，特
別是在測量小的溫度變化時比較準確。數字溫度計已經普及到我們生活，工作，科研，各個領域，已經成為一種比較成熟的技術。
2.電路的總設計
2.1電路的設計目的 數字溫度計（digital thermometer）可以準確的判斷和測量溫度，以數字顯示，而非指針或水銀顯示。故稱數字溫度計或數字溫度表。相比傳統溫度計具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。本設計中溫度是非電量模擬信號，數字顯示溫度就必須將這一非電量信號轉換成電量（電壓或電流），然后將模擬電信號經ADC轉換成數字信號，最后經譯碼顯示器顯示溫度值。
2.2 電路的組成原理數字溫度計主要分為數碼顯示器、橋式電路、儀表放大器和數模轉換，譯碼驅動這幾個部分。數字溫度計要完成顯示需要 4 個數碼管，數字溫度計在測量溫度時，把溫度信號通過傳感器轉換成電壓信號，該電壓信號經過模數轉換器把模擬量轉變成數字量，數字量送顯示器顯示溫度值。
圖2.2 總體框架圖
2.3電路設計要求設計一個數字式溫度顯示儀，該顯示儀的功能要求如下：1）測量出溫度大小，并顯示出數據；
2）技術指標：測溫范圍：0－120度，測量誤差：0.25。
3）選做內容：高低溫報警。
3. 單元電路的設計3.1 PT100橋式電路 電路采用R5、R6、R8、RT1構成測量電橋，因為PT100在5mA以下的電流才能穩定的工作，有比較好的線性度，所以設R5=R6=4.99K用來限制電流在1mA左右，因為PT100在零度時電阻值為100，所以設R8=100歐；RT1是鉑電阻PT100，上面顯示的為北側模擬溫度值，當PT100的電阻值和R8不相等時，電橋輸出一個mV級的壓差信號可由放大器進行放大。
pt100是鉑熱電阻，它的阻值會隨著溫度的變化而改變，當PT100在0攝氏度的時候他的阻值為100歐姆，它的阻值會隨著溫度上升而成近似勻速的增
長，
鉑電阻的阻值隨溫度的變化而變化的計算公式：
-200<t<0℃ Rt=R0[1+At+Bt*t+C(t-100)t*t*t] （1）
0≤t<850℃ Rt=R0（1+At+Bt2） （2）
Rt為t℃時的電阻值，R0為0℃時的阻值。公式中的A,B,系數為實驗測定。這里給出標準的DIN IEC751系數：A=3.9083E-3、 B=-5.775E-7、 C=-4.183E-12
PT100溫度感測器是一種以白金(Pt)作成的電阻式溫度檢測器,屬于正電阻系數,其電阻和溫度變化的關系式如下：R=Ro(1+αT) 其中α=0.00392,Ro為100Ω(在0℃的電阻值),T為攝氏溫度<br>因此白金作成的電阻式溫度檢測器,又稱為PT100。
圖3.1 PT100仿真圖
3.2 INA122儀表放大器 INA122是精密低噪聲信號采集儀表放大器，顳部采用兩個運放設計，使之具有非常低的靜態電流的優越性能，其輸入阻抗高、共模抑制能力強，可有效放大差模信號，可用于便攜式儀表和數據采集，INA122工作在很寬的單電源供電下（2.2--36V），靜態電流僅60ua。因為PT100變化的是很微弱的信號，NA122儀表放大器，它的工模抑制能力很強，輸入阻抗高且能有效的放大差模信號，外部的電位器RV4是用來調節放大倍數的，該電路已經將輸入的電壓差放大到相對應溫度的電壓值，5腳REF 用來調零，且與6腳組成差分輸出。
圖3.2 INA122放大電路
3.3 數模轉換，譯碼驅動電路 原理：TC7107為高阻抗 CMOS 差分輸入，噪聲低，顯示穩定，輸入為零時讀數為零，29腳為自動調零電容，C4=47nF 適合于 2.0V 滿量程應用，它的自動調零周期免除了調零需要；在31腳VIN+和30腳VIN+實現了差分輸入，在40腳的和39腳間接100K電阻與38腳的0.1nF電容構成了頻率為48Ｋ的振蕩器，構成了微秒級的讀數周期；TC7107A 可以驅動共陽極 四位LED，段驅動通常為 8 mA，1000's 輸出 （引腳19）從兩個 LED 段汲取電流，并具有 16 mA 的驅動能力，前三位數碼管分別為被測電壓（mV級）的百位、十位、個位，第四位為小數點位圖中它和數碼管相連的腳以及電源腳是固定的，所以不加詳述。芯片的第32腳為模擬公共端，稱為COM端；第34腳Vr+和35腳Vr-為參考電壓正負輸入端； Cint和Rint分別為積分電容和積分電阻，Caz為自動調零電容，它們與芯片的27、28和29相連，電阻R1和C1與芯片內部電路組合提供時鐘脈沖振蕩源，從40腳可以用示波器測量出該振蕩波形，該腳對應實驗儀上示波器接口CLK，時鐘頻率的快慢決定了芯片的轉換時間
圖3.3Icl7107仿真圖
4. 電路的總體設計與調試
4.1 具體的電路 本次基于Proteus的數字溫度計的設計實現了基本的溫度測量顯示各個子電路的設計成功，將各個部分連接在一起的整機連調的電路圖為：
圖4.1 數字溫度計原理總圖
4.2 設計的仿真展示
4.2.1:模擬現實0度
20180324212615.png (14.3 KB, 下載次數: 209)
下載附件
仿真圖
2018-3-24 21:28 上傳
圖4.2.1 0℃仿真圖
5.實物展示與分析
6.設計總結
轉眼間，數字電路課程設計就結束了。通過課程設計，我拓寬了知識面，鍛煉了能力，綜合素質得到較大提高。在課題初期，進展非常的緩慢，不知從何下手，后來為了尋找靈感就上網查閱了大量的資料，通過查找相關資料并請教學長后，自己設計了一個符合本題要求的電路在設計中最大的問題就是對仿真軟件比較的陌生，有些元器件要上網百度才能找到，在使用過程中出現了很多問題，也由于仿真軟件本身也存在很多有待改正的小問題，導致電路設計的進度比較緩慢，后來是根據請教同學的經驗體會去避免這些軟件問題，也通過修改電路來防止這些問題，才順利的完成了該電路的設計。在設計電路過程中，方案沒有太大變化，只是遇到些小問題，但是通過不懈努力，最終實現了任務要求。
通過這次實習，讓我了解了怎么去對微小變化的信號進行測量，并初步掌握了怎么去選擇并使用適合的放大器，也讓我初步的認識了雙積分A/D轉換器的工作原理，進一步加深對模擬電子技術、數字電子技術、電路理論的應用實踐能力，提高了自主設計能
力，獨立完成電路設計的能力。對我們大學生來說，實際能力的培養至關重要，而這種實際能力的培養單靠課堂教學是遠遠不夠的，必須從課堂走向實踐。通過課程設計，讓我們找出自身狀況與實際需要的差距，并在以后的學習期間及時補充相關知識，為求職與正式工作做好充分的知識、能力準備，為以后就業工作打下良好基礎。
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