1．課程設計的內容和要求（包括原始數據、技術要求、工作要求等）： |
一.題目：數字溫度計的設計 二.目的: 1）學習電子技術基本理論在實踐綜合運用中的使用，掌握電子電路設計的一般方法、設計步驟，并應用這些方法進行一個實際的電子電路系統設計。 2）培養實踐技能，提高分析和解決實際問題的能力。 三.設計任務與內容: 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。 選做內容：高低溫報警。 四.基本工作原理: 綜合運用已學習過的模擬電子技術和數字電子技術知識，閱讀相關集成電路芯片資料和相關文獻，了解電子電路設計的有關知識方法和特點，掌握基本的電子電路設計和芯片使用方法。電路形式可采用傳感器、信號處理、數字顯示等部分構成，也可以采用專用芯片設計完成。 五.設計要求: 1）獨立完成設計的全部內容。 2）明確設計任務，根據任務進行方案選擇，畫出系統框圖。對方案中的各部分進行單元電路的設計，參數計算和器件選擇。再將各部分連接，設計出完整的系統原理電路圖。 3）完成實物設計和調試。 4）完成符合要求的設計說明書的撰寫。 |
2．對課程設計成果的要求〔包括圖表（或實物）等硬件要求〕： | ||||
設計電路，仿真和安裝調試，分析實驗結果，并寫出設計說明書.說明書要求語言流暢簡潔。內容包括：設計內容與要求，原理框圖與電路工作原理分析，單元電路設計、參數計算與器件選擇，電路仿真說明，系統完整電路圖、PCB圖以及元器件裝配圖，元器件清單，自己的收獲和體會等內容。圖紙要求布局合理，符合工程要求，使用Protel軟件繪出原理圖（SCH）和印制電路板(PCB),器件的選擇要有計算依據。 | ||||
3．主要參考文獻： | ||||
[1] 童詩白.模擬電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社，2006. [2] 閻石.數字電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社，2006. [3] 陳大欽.電子技術基礎實驗－電子電路實驗.設計.仿真[M].武漢：華中科技大學出版社，2002. [4] 高吉祥.電子技術基礎實驗與課程設計[M].長沙：國防科技大學出版社，2004. [5] 金唯香、謝玉梅.電子測試技術.長沙.湖南大學出版社，2004. | ||||
4．課程設計工作進度計劃： | ||||
序號 | 起 迄 日 期 | 工 作 內 容 | ||
1 | 2018/1/1~2018/1/1 | 明確設計任務，根據任務進行方案選擇，畫出系統框圖。 | ||
2 | 2018/1/2~2018/1/2 | 對方案中的各部分進行單元電路的設計，參數計算和器件選擇。完成單元電路的仿真。 | ||
3 | 2018/1/3~2018/1/3 | 將各部分連接，畫出完整的系統原理電路圖。完成完整電路的仿真。 | ||
4 | 2018/1/4~2018/1/4 | 繪制電路原理圖、PCB板、元器件裝配圖。調試電路 | ||
5 | 2018/1/5~2018/1/6 | 撰寫、修改設計說明書。設計說明書定稿 | ||
主指導教師 |
| 日期： | 年 月 日 | |
目錄
引言
1．摘要
2.電路的總設計
2.1電路的設計目的
2.2 電路的組成原理
2.3電路設計要求
3. 單元電路的設計
3.1 PT100橋式電路
3.2 INA122儀表放大器 .
3.3 數模轉換，譯碼驅動電路
4.電路的總體設計與調試 6
4.1 具體的電路 6
4.2 設計的仿真展示 7
4.2.1:模擬現實0度 7
5. 實物分析 7
6.設計總結 8
附件一：主要參考文獻
附件二：元件清單
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！
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。
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。
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。
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
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：
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。
電子技術數字溫度計課設.doc
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