毕业设计（论文）-数字式温度测量控制电路的设计.doc

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1、 毕业综合实践文档毕业综合实践文档 课题名称课题名称： 数字式温度测量控制电路的设计 姓姓 名名： 学 号： 系系 别别： 电气系 专专 业业： 电子工程信息技术 指导老师指导老师： 专业技术职务 副教授 20122012 年年 3 3 月月 浙江温州浙江温州 温州职业技术学院 毕业综合实践开题报告 姓姓 名：名： 樊正建 学学 号：号： 专专 业：业： 电子信息工程技术 课题名称：课题名称： 数字式温度测量控制电路的设计 指导教师：指导教师： 20112011 年年 1212 月月 1919 日日 课题意义及现状、需解决的问题和拟采用的解决方案课题意义及现状、需解决的问题和拟采用的解决方案

2、一课题意义一课题意义： 温度是工业中非常关键的一项物理量，在农业、工业、各种高新技术的 开发和研究中也是一个非常普遍和常用的测量参数。目前，随着信息技术的 发展，传感技术的广泛应用，温度的测量与控制已向自动化、智能化方向发 展。目前普遍采用数字电路完成。 设计的数字温度计与传统的温度计相比，输出温度采用数字显示，具有 读数方便，测温范围广，测温准确等重要特点。 二课题现状二课题现状： 本设计采用 K 型热点偶与核心处理芯片相结合，将温度信号转换为电信 号，经过 A/D 转换变成数字信号，用数字显示。测量、制范围 0800。控 制精度为 0.5 级。 三需解决的问题三需解决的问题： 1、 能把温

3、度量转换成比例的模拟电信号（电压或电流） 。 2、 把模拟电信号变换成数字信号。 3、 最后通过数字电路（计数、译码和显示）直接指示出温度值。 四解决方案四解决方案： 这次采用 K 型热电偶，将温度的变化转换成电信号的变化，如电压和电 流的变化，温度变化和电信号的变化有一定的关系，如线性关系，一定的曲 线关系等，这个电信号可以使用模数转换的电路即 A/D 将模拟信号转换为数 字信号，在通过数字电路（计数、译码和显示）直接指示出温度值，成为可 以显示出来的温度数值，如 25.0 摄氏度，然后通过显示单元，如 LED,LCD 或 者电脑屏幕等显示出来给人观察。这样就完成了数字式温度的基本测温功能。

4、 指导教师意见指导教师意见： 指导教师： 年 月 日 专业教研室审查意见：专业教研室审查意见： 教研室负责人： 年 月 日 课课 题题 摘摘 要要 温度是工业中非常关键的一项物理量，在农业、工业、各种高新技术的开 发和研究中也是一个非常普遍和常用的测量参数。目前，随着信息技术的发展， 传感技术的广泛应用，温度的测量与控制已向自动化、智能化方向发展。目前 普遍采用数字电路完成。 设计的数字温度计与传统的温度计相比，输出温度采用数字显示，具有读 数方便，测温范围广，测温准确等重要特点。 本设计采用的温度传感器是 K 型热电偶，将温度的变化转换成电信号的变 化，如电压和电流的变化，温度变化和电信号的

5、变化有一定的关系，如线性关 系，一定的曲线关系等，这个电信号可以使用模数转换的电路即 A/D 将模拟信 号转换为数字信号，在通过数字电路（计数、译码和显示）直接指示出温度值， 成为可以显示出来的温度数值，如 25.0 摄氏度，然后通过显示单元，如 LED,LCD 或者电脑屏幕等显示出来给人观察。在通过控制电路来完成温度的控 制，这样就完成了数字式温度的基本测温功能。 关键词：K 型热电偶、冷端补偿、线性校正、0-800、设定值、A/D 转换 目 次 1、引 言1 1.1、设计任务.1 1.2、设计要求.1 2、设计方案：.2 3、温度传感器.3 3.1、热电偶的测温原理.3 3.2、K 型热电

6、偶特点 .4 4、冷端补偿.5 5、放大电路.6 5.1、0P07 的功能和管脚图 6 6、线性校正.8 6.1、LM324 的管脚图和管脚说明 .9 7、设定电路11 8、迟滞比较器12 8.1、电路组成12 8.2、门限电压的估算:.13 8.3、传输特性13 9、驱动电路15 9.1、继电器15 10、A/D 转换电路 .17 10.1、ICL7107 的引脚图 .17 10.2、 ICL7107 的工作原理 18 11、显示.19 12、电源.21 12.1 电源电路的电路图 21 12.2 电路分析 21 结 论23 致 谢25 参 考 文 献26 附录 A .27 附录 B .28

7、 1 1、引、引 言言 温度是一个基本物理量，也是一个与人们的生活环境、生产活动密切相关 的重要物理量。温度的测量和控制技术应用十分广泛。在工农业生产和科学研 究中，经常需要对某一系统的温度进行测量，并能自动地控制、调节该系统的 温度。通过该设计我们可以直观看到温度视数变化，根据实际系统的需要调节 系统温度。 1.1、设计任务、设计任务 进一步熟悉模拟和数字设计方法和规范，并进一步巩固所学模拟电子及相 关知识，达到综合应用电子技术的目的，培养设计开发以及动手实践等能力， 学会阅读相关科技文献，查找器件手册与相关参数，独立思考分析，完整理总 结设计报告。了解温度传感器件的功能，学会在实际电路中应

8、用。进一步熟悉 集成运算放大器的线性和非线性应用。了解检测温度的传感器种类不同，采用 的测量电路和要求不同，执行器、开关等的控制方式也不同。运用电子技术来 实现温度测量和控制任务，完成温度测量和控制电路的连接和调试。学会对电 子电路的检测和排除电路故障，进一步熟悉常用电子仪器的使用，提高分析问 题和解决问题的能力。 1.2、设计要求、设计要求 1) 能把温度量转换成比例的模拟电信号（电压或电流） ； 2) 把模拟电信号变换成数字信号； 3) 最后通过数字电路（计数、译码和显示）直接指示出温度值； 4) 被测温度和控制温度均可数字显示； 5) 测量温度为 08000C，精度为050C； 2 2、

9、设计方案：、设计方案： 控制开关冷端补偿温度传 感器 A/D 转 换器 显示 比较器 设定值 图 2.1：热电偶温度控制方框图 比较器：选用运放构成的迟滞比较器 A/D 转换、显示电路：选用 ICL7107 热电偶可采用冷端补偿（冷端恒温法、补偿导线法） ，经过非线性反馈进行 校正，形成线性凋零电路，量程调整采用定位器，设定值采用外围硬件，用 7107 芯片 A/D 转换，用共阳数码管驱动。 线性校正 放大电路 驱动电路 电源 3 3、温度传感器、温度传感器 本次采用 K 型热电偶。K 型热电偶作为一种温度传感器， K 型热电偶通 常和显示仪表，记录仪表和电子调节器配套使用。 K 型热电偶可以

10、直接测量 各种生产中从 0到 1300范围的液体蒸汽和气体介质以及固体的表面温度。 图 3.1：K 型热电偶 K 型热电偶通常由感温元件、安装固定装置和接线盒等主要部件组成。 K 型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度高，稳定性和均匀性较 好，抗氧化性能强，价格便宜等优点，能用于氧化性惰性气氛中广泛为用户 所采用。 3.1、热电偶的测温原理、热电偶的测温原理 热电偶测温必须由热电偶、连接导线及显示仪表三部分组成。下图是最 简单的热电偶测温示意图。 图 3.2：热电偶温度计示意图 按右图组成的热电偶蕊及测温电偶丝1 ，如果将热电偶的热端加热， 使得冷、热两端的温度不同，则在该热电偶回路中就会

11、产生热电势，这种物 理现象就称为热电现象 (即热电效应 )。在热电偶回路中产生的电势由温差电 势和相接触电势两部分组成 接触电势：它是两种电子密度不同的导体相互 接触时产生的一种热电势。当两种不同的导体A 和 B 相接触时，假设导体 4 A 和 B 的电子密度分别为 Na 和 Nb 并且 NaNb，则在两导体的接触面上，电 子在两个方向的扩散率就不相同，由导体A 扩散到导体 B 的电子数比从 B 扩散到 A 的电子数要多。导体 A 失去电子而显正电，导体 B 获很电子而显 负电。因此，在 A、B 两导体的接触面上便形成一个由 A 到 B 的静电场，这 个电场将阻碍扩散运动的继续进行，同时加速电

12、子向相反方向运动，使从 B 到 4 的电子数增多，最后达到动态平衡状态。此时A、B 之间也形成一电 位差，这个电位差称为接触电势。此电势只与两种导体的性质相接触点的温 度有关，当两种导体的材料一定，接触电势仅与其接点温度有关。温度越高， 导体中的电子就越活跃，由 A 导体扩散到 B 导体的电子就越多，致使接触 面处所产生的电场强度越高，因而接触电势也就越大。这样将1 产生的温 差热电势通过连接导线 2 在显示仪表 3 中显示出来。 3.2、K 型热电偶特点型热电偶特点 检出(测温)元件热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。必须配二次 仪表，其优点是： 测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，

13、不受中间介质的影响。 测量范围广。常用的热电偶从-50+1600均可连续测量，某些特殊热电 偶最低可测到-269（如金铁镍铬），最高可达+2800（如钨-铼）。 构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不 受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。 表 1：K 型热电偶分度表 温度 01030507090100 000.39691.20332.02312.85123.68194.0962 1004.09624.50915.32846.13836.94067.73918.1385 2008.13858.53869.342710.153410.970911.794712

14、.2086 30012.208612.623613.456614.293115.132715.97516.3971 40016.397116.819817.666918.515819.366320.218120.6443 50020.644321.070621.923622.776423.628824.480224.9055 60024.905525.330326.178627.024927.868628.709629.129 70029.12929.547630.382231.213532.04132.864933.2754 5 4、冷端补偿、冷端补偿 热电偶测量温度时要求其冷端（测量端为热

15、端，通过引线与测量电路连接 的端称为冷端）的温度保持不变，其热电势大小才与测量温度呈一定的比例关 系。若测量时，冷端的（环境）温度变化，将影响严重测量的准确性。在冷端 采取一定措施补偿由于冷端温度变化造成的影响称为热电偶的冷端补偿。 热电偶的热电势是以冷端在零度为标准测量的。然而，通常测量时仪表是 处于室温之下的，由于冷端不为零度，造成热电势差减小，使测量不准，出现 错误。 不补偿会出现测量错误。例如用毫伏计测量温度，热电偶冷端为 50 度，接 补偿导线，补偿导线冷端为室温 20 度，如果不采取调整零点的方法，测量显示 温度为实际温度减去 20 度。 图 4 .1：补偿电路 6 5、放大电路、

16、放大电路 “放大”的本质是实现能量的控制，即 能量的转换：用能量比较小的输 入信号来控制另一个能源，使输出端的负载上得到能量比较大的信号。放大 的对象是变化量，放大的前提是传输不失真。 放大把微弱的电信号的幅度放大。 一个微弱的电信号通过放大器后，输出电压或电流的幅得到了放大，但它 随时间变化的规律不能变，即不失真。 根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求，放大器可分为四种 类型，所以有四种放大倍数的定义。 （1）电压放大倍数定义为: AU=uo/ui （2）电流放大倍数定义为: AI=io/ii （3）互阻增益定义为: Ar=uo/ii （4）互导增益定义为: Ag=io/ui LM3

17、24 是四运放集成电路，它采用 14 脚双列直插塑料封装，外形如图所示。 它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互 独立。每一组运算放大器可用图 1 所示的符号来表示，它有 5 个引出脚，其中 “+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为 输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端 Vo 的信 号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端 Vo 的信号 与该输入端的相位相同。由于 LM324 四运放电路具有电源电压范围宽,静态功耗 小,可单电源使用,价格低廉等优点,因此被广泛应用在各种电路中

18、。 下面介绍 其应用实例。LM324 作反相交流放大器。此放大器可代替晶体管进行交流放大, 可用于扩音机前置放大等。电路无需调试。放大器采用单电源供电, 由 R1、R2 组成 1/2V+偏置,C1 是消振电容。 5.1、0P07 的功能和管脚图的功能和管脚图 O Op p0 07 7 芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。由于 OP07 具有非常低的输入失调电压（对于OP07A 最大为 25V） ，所以 OP07 7 在很多应用场合不需要额外的调零措施。 OP07 同时具有输入偏置电流低 （OP07A 为2nA）和开环增益高（对于 OP07A 为 300V/mV）的特点，这种

19、 图 5.1：放大电路 低失调、高开环增益的特性使得 OP07 特别适用于高增益的测量设备和放 大传感器的微弱信号等方面。 特点：特点： 超低偏移：150V 最大。低输入偏置电流： 1.8nA 。低失调电压漂移： 0.5V/ 。超稳定，时间： 2V/month 最大高电源电压范围： 3V 至 22V。 OP07 芯片引脚功能说明： 1 和 8 为偏置平衡 (调零端)，2 为反向输入端， 3 为正向输入端， 4 接地，5 空脚 6 为输出，7 接电源+ ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS 最大额定值 。 图 5.2：OP07 管脚图 8 6、线性校正、线性校正 常规数字仪表进行非线

20、性补偿，主要有两方面的工作：（1）根据已知的传 感器非线特性求得所需要的线性化器的非线性特性。非线性特性的求取可用数 字解析表达式，也可用图解法求得。（2）根据所求得线性化器特性，采用非线 性补偿电路来实现非线性补偿，而对非线性曲线的处理一般采用折线逼近法。 在温度测量中大量试用的热电偶，其输出热电势 Et 与被测温度 T 之间是非线性 关系，而且不同种类的热电偶，其非线性规律不通。这就要求补偿热电偶非线 性的线性化器，其非线性规律能根据需要进行调整，以试用各种热电偶的非线 性。所以本次处理非线性采用折线近似逼近的方法。 任意的非线性函数关系 都可以用折线近似逼近，这种近似逼近法的精确度由所取

21、的折线段数决定。折 线的段数越多，逼近的精确度越高。 热电偶温度信号非线性是比较大的，如 B 偶，从 0C 升高到 1800C，热电势从 0mV 变化到 13.585mV，每 100C 热电势增加最大的约为最小的 8 倍。B 偶的最大输出热电势只有 13.585mV，而且当温度升高到约 1700C 时，该增加值下降。其它热电偶 都存在类似的问题，尽管稍有不同。这又给线性化增加了难度。 这是一种对非 线性较大的信号处理的较好的方法。处理得好可以达到较高的精度。这种方法 普遍适用于各种热电偶的整个正信号温区。该种方法的电路原理图如图 2.5.3 所示。该电路的工作过程是：当输入的电压信号较低时，I

22、C1 中的反相端电压 较同相端(A)低得多（同相端的电压大小是根据线性化要求设定的，B 点同样）， IC1 的输出端电压较高，D1 截止。当输入信号电压接近 IC1 的同相端时，IC1 的输出逐渐降低，随之，D1 逐渐导通，V4 逐渐增大，直到 V4 接近 A 点电压为 止。这就有效地限制了热电偶信号迅速增加，降低了非线性。IC2 的工作过程 与此类似，不同的是 B 点电位比 A 点高。当输入电压在 A 点电压以下时，D2 截 止，IC2 不工作；只有当输入电压高于 A 点电压或接近 B 点电压时 IC2 才工作。 工作过程与 IC1 相同。所用折线的段数是根据精度要求决定的。对于热电偶信 号

23、处理来说，有三段就可以使精度达到 0.5%以上。当 D1、D2 都导通后，可推 9 出： 式中，VF 为晶体管发射结的正向压降。 本设计选用折线近似法对热电偶 进行线性化近似。 图 6.1： 线近似逼近式非线性网络特性曲线图 图 6.2：线性电路 6.1、LM324 的管脚图和管脚说明的管脚图和管脚说明 LM324 系列器件带有真差动输入的四 运算放大器。与单电源应用场合 的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。每一组运算放大器可用图 1 所示的符号来表示，它有 5 个引出脚，其中 “+”、“-”为两个信号输入 端，“V+”、“V-”为正、负电源端， “Vo”为输出端。两个信号输入端中， V

24、i-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo 的信号与该输入端的位相反； 10 Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo 的信号与该输入端的相位相同。 LM324 的引脚排列见图 ： 图 6.3：LM324 管脚图 这个是最常用的运算放大器 1，2，3 脚是一组 5，6,7 脚是一组， 8，9，10 脚是一组，12，13,14 脚是一组，剩下的两个脚是电源， 1，7,8,14 是各组放大器的输出脚，其它的就是输入脚。至于使用地方，那 就是你需要比较器和运算放大器的所有地方你都可以用，只是当你所需要用 到运算放大器的地方对运算放大器的性能要求很高的时候那你就的看看 LM324 是不是满足性能要

25、求了！ 11 7、设定电路、设定电路 设定电路的作用：当温度在测量 0600范围内，电路放大后的电压信号 通过电压比较器与基准电压进行比较，电压信号小于基准信号，电路正常运行。 但当输出电路温度超过该范围，基准信号小于电压信号时，电路停止运行，直 到温度低于温度传感器设定的最大温度值时。 图 7.1：设定电路 12 8、迟滞比较器、迟滞比较器 迟滞比较器是一个具有迟滞回环传输特性的比较器。在反相输入单门限 电压比较器的基础上引入正反馈网络，就组成了具有双门限值的反相输入迟 滞比较器。由于反馈的作用这种比较器的门限电压是随输出电压的变化而变 化的。它的灵敏度低一些，但抗干扰能力却大大提高。 单门

26、限电压比较器虽然有电路简单、灵敏度高等特点，但其抗干扰能力差。 8.1、电路组成、电路组成 迟滞比较器是一个具有迟滞回环特性的比较器。图 2a 所示为反相输入迟滞 比较器原理电路，它是在反相输入单门限电压比较器的基础上引入了正反馈网 络，其传输特性如图 2b 所示。如将vI与VREF位置互换，就可组成同相输迟滞 比较器。 图 8.1 输入和输出电压波形 （a） 图 8.2 (b) 13 8.2、门限电压的估算、门限电压的估算: 由于比较器中的运放处于开环状态或正反馈状态，因此一般情况下，输出 电压vO与输入电压vI不成线性关系，只有在输出电压发生跳变瞬间，集成运放 两个输入端之间的电压才可近似

27、认为等于零，即:或 （1） 设运放是理想的并利用叠加原理，则有 （2） 根据输出电压Vo的不同值（VOH或VOL），可求出上门限电压VT+和下门限电压 VT分别为 （3） （4） 门限宽度或回差电压为 （5） 设电路参数如图 XX_02a 所示，且 ，则由式(3)(5)可求得 ， 和 。 8.3、传输特性、传输特性 设从 ， 和 开始讨论。 当 Vt 由零向正方向增加到接近 前，Vo一直保持 不变。当 Vt 增加到略大于 ，则Vo由VOH下跳到VOL，同时使 Vp 下跳到 。VI再增加，Vo保持 不变。 若减小Vi，只要 ，则Vo将始终保持 不变，只有当 时，Vo 才由 跳到VOH。其传输特性

28、如图 XX_02b 所示。 14 由以上分析可以看出，迟滞比较器的门限电压是随输出电压Vo的变化而改变的。 它的灵敏度低一些，但抗干扰能力却大大提高了。 图 8.3：比较电路 15 9、驱动电路、驱动电路 主电路和控制电路之间，用来对控制电路的信号进行放大的中间电路 （即放大控制电路的信号使其能够驱动功率晶体管） ，称为驱动电路。 驱动电路的基本任务，就是将信息电子电路传来的信号按照其控制目标 的要求，转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间，可以使其开通或关 断的信号。对半控型器件只需提供开通控制信号，对全控型器件则既要提供 开通控制信号，又要提供关断控制信号，以保证器件按要求可靠导通或关断

29、。 图 9.1 驱动电路 9.1、继电器、继电器 继电器是一种电控制器件。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系 统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实 际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动 调节、安全保护、转换电路等作用。 当输入量(如电压、电流、温度等 )达到规定值时，继电器使被控制的输 出电路导通或断开。 16 输入量可分为电气量 (如电流、电压、频率、功率等 )及非电气量 (如温 度、压力、速度等 )两大类。 继电器具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。广泛应用 于电力保护、 自动化、运动、遥控、测量和通信等装置

30、中。 继电器是具有隔离功能的自动开关元件，广泛应用于遥控、遥测、通讯、 自动控制、机电一体化及电力电子设备中，是最重要的控制元件之一。 继 电器一般都有能反映一定输入变量（如电流、电压、功率、阻抗、频率、温度、 压力、速度、光等）的感应机构（输入部分） ；有能对被控电路实现“通” 、 “断” 控制的执行机构（输出部分） ；在继电器的输入部分和输出部分之间，还有对输 入量进行耦合隔离，功能处理和对输出部分进行驱动的中间机构（驱动部分） 。 作为控制元件，概括起来，继电器有如下几种作用： 1) 扩大控制范围： 例如，多触点继电器控制信号达到某一定值时，可以按触点组的不同形式，同 时换接、开断、接通

31、多路电路。 2) 放大：例如，灵敏型继电器、中间继 电器等，用一个很微小的控制量，可以控制很大功率的电路。 3)综合信号： 例如，当多个控制信号按规定的形式输入多绕组继电器时，经过比较综合，达 到预定的控制效果。 4) 自动、遥控、监测：例如，自动装置上的继电器 与其他电器一起，可以组成程序控制线路，从而实现自动化运行。 17 10、A/D 转换电路转换电路 A/D 转化电路。 亦称“模拟数字转换器” ，简称“模数转换器” 。将模拟量 或连续变化的量进行量化（离散化） ，转换为相应的数字量的电路。 A/D 变换 包含三个部分：抽样、量化和编码。一般情况下，量化和编码是同时完成的。 抽样是将模拟

32、信号在时间上离散化的过程； 量化是将模拟信号在幅度上离散化 的过程； 编码是指将每个量化后的样值用一定的二进制代码来表示。 10.1、ICL7107 的引脚图的引脚图 图 10.1： ICL7107 的引脚图。 (1) ICL7107 引脚功能 V和 V-分别为电源的正极和负极， au-gu,aT-gT,aH-gH：分别为个位、十位、百位笔画的驱动信号，依次接个位、 十位、百位 LED 显示器的相应笔画电极。 Bck：千位笔画驱动信号。接千位 LEO 显示器的相应的笔画电极。 PM：液晶显示器背面公共电极的驱动端，简称背电极。 18 Oscl-OSc3 ：时钟振荡器的引出端，外接阻容或石英晶体

33、组成的振荡器。第 38 脚至第 40 脚电容量的选择是根据下列公式来决定： Fosl = 0.45/RC COM ：模拟信号公共端，简称“模拟地”，使 用时一般与输入信号的负端以及 基准电压的负极相连。 TEST ：测试端，该端经过 500 欧姆电阻接至逻辑电路的公共地，故也称“逻辑 地”或“数字地”。 VREF VREF- ：基准电压正负端。 CREF：外接基准电容端。 INT：27 是一个积分电容器，必须选择温度系数小不致使积分器的输入电压产 生漂移现象的元件 IN和 IN- ：模拟量输入端，分别接输入信号的正端和负端。 AZ：积分器和比较器的反向输入端，接自动调零电容 CAz 。如果应用

34、在 200mV 满刻度的场合是使用 0.47F，而 2V 满刻度是 0.047F。 BUF：缓冲放大器输出端，接积分电阻 Rint。其输出级的无功电流( idling current )是 100A，而缓冲器与积分器能够供给 20A 的驱动电流，从此脚 接一个 Rint 至积分电容器，其值在满刻度 200mV 时选用 47K，而 2V 满刻度则 使用 470K。 10.2、 ICL7107 的工作原理的工作原理 双积分型 A/D 转换器 ICL7107 是一种间接 A/D 转换器。它通过对输入模拟 电压和参考电压分别进行两次积分，将输入电压平均值变换成与之成正比的时 间间隔，然后利用脉冲时间间

35、隔，进而得出相应的数字性输出。838 电子它的 原理性框图如图所示，它包括积分器、比较器、计数器，控制逻辑和时钟信号 源。积分器是 A/D 转换器的心脏，在一个测量周期内，积分器先后对输入信号 电压和基准电压进行两次积分。比较器将积分器的输出信号与零电平进行比较， 比较的结果作为数字电路的控制信一号。时钟信号源的标准周期 Tc 作为测量 时间间隔的标准时间。它是由内部的两个反向器以及外部的 RC 组成的。其振荡 周期 Tc=2RCIn1.5=2.2RC 。 19 11、显示、显示 我们最常用的是七段式和八段式 LED 数码管，八段比七段多了一个小数点， 其他的基本相同。所谓的八段就是指数码管里

36、有八个小 LED 发光二极管，通过 控制不同的 LED 的亮灭来显示出不同的字形。数码管又分为共阴极和共阳极两 种类型，其实共阴极就是将八个 LED 的阴极连在一起，让其接地，这样给任何 一个 LED 的另一端高电平，它便能点亮。而共阳极就是将八个 LED 的阳极连在 一起。其原理图如下。 图 11.1:数码管引脚图 其中引脚图的两个 COM 端连在一起，是公共端，共阴数码管要将其接地， 共阳数码管将其接正 5 伏电源。一个八段数码管称为一位，多个数码管并列在 一起可构成多位数码管，它们的段选线（即 a,b,c,d,e,f,g,dp）连在一起，而 各自的公共端称为位选线。显示时，都从段选线送入

37、字符编码，而选中哪个位 选线，那个数码管便会被点亮。数码管的 8 段，对应一个字节的 8 位，a 对应 最低位，dp 对应最高位。所以如果想让数码管显示数字 0，那么共阴数码管的 字符编码为 00111111，即 0x3f；共阳数码管的字符编码为 11000000，即 0xc0。 20 图 11.2： 显示电路 21 12、电源、电源 12.1 电源电路的电路图电源电路的电路图 实现本设计采用的直流稳压电源。直流稳压电路由变压器、整流电路、 滤波电路和稳压电路等组成。桥式整流电路把交流电能转换为直流电能的电 路。桥式整流器是利用二极管的单向导电性，将交流电变换为单向脉动直流 电,由于整流后的输

38、出电压，含有直流分量外，还含有较大的谐波分量，这 些谐波分量称为纹波，必须采用滤波电路，作用是滤去整流输出中的交流分 量，得到平滑的直流输出，在通过稳压管进行稳压。电源电路如图12-1 所 示： 图 12.1 电源 12.2 电路分析电路分析 (1)先分析当负载不变，电网电压变化时的稳压过程。此时，电网电压升高， 整流滤波后的直流电压 U I 也随之增加，立即引起输出电压 UO 也稳压管电压 U z 升高，I z 随之大大增加。这样，电阻 R 上的压降 Ur=(I O + I z)*R 也增加， 导致 U o 下降，接近原有值趋于稳定。U o 虽有所增加，也维持 I z 增加，但 比无稳压管时

39、为小。 22 (2)再分析当电网电压不变，负载变化时的稳压过程。这时若负载电阻 RL 减小，立即引起 Io 和 I r 增加，使 U o 即 U z 减小，I z 随之大大减小，使 I r 和 Ur 减小，导致 U o 回升，接近原有值趋之稳定。 2 电容滤波电路的计算方法：UC=1.2U2 ，UC=2Uo。 23 结结 论论 2011 年 12 月，我开始了我的毕业论文工作，经过长时间的写作到现在论 文基本完成。论文的写作是一个长期的过程，需要不断的进行精心的修改，不 断地去研究各方面的文献，认真总结。历经了这么久的努力，终于完成了毕业 论文。在这次毕业论文的写作的过程中，我拥有了无数难忘的

40、感动和收获。12 月初，在与导师的交流讨论中我的题目定了下来，是：数字式温度测量电路的 设计. 当开题报告定下来之后，我便立刻在学校的图书馆着手资料的收集工作 中，当时面对众多网络资料库的文章真是有些不知所措，不知如何下手。我将 这一困难告诉了指导老师，在老师的细心的指导下，终于使我了解了应该怎么 样利用学校的浩瀚的资源找到自己需要的青春文学方面的资源，找了大概 20 篇 左右相关的论文，认真的阅读，总结笔记，为自己的论文打好基础。 在搜集资料后，我在电脑中都进行分类的整理，然后针对自己不同部分的 写作内容进行归纳和总结。尽量使我的资料和论文的内容符合，这有利于论文 的撰写。然后及时拿给老师进

41、行沟通，听取老师的意见后再进行相关的修改。 老师的意见总是很宝贵的，可以很好的指出我的资料收集的不足以及需要什么 样的资料来完善文章。 1 月初，资料已经查找完毕了，我开始着手论文初稿的写作。初稿的写作 显得逻辑结构有点不清晰，总是想到什么相关的问题就去写，而没有很好的分 出清晰的层次，让文章显得有点凌乱，这样的文章必然是不符合要求的，但毕 竟是初稿，在老师的指导下还要进行反复的修改。 写作毕业论文是我们每个大学生必须经历的一段过程，也是我们毕业前的 一段宝贵的回忆。当我们看到自己的努力有收获的时候，总是会有那么一点点 自豪和激动。任何事情都是这样子，需要我们脚踏实地的去做，一步一个脚印 的完

42、成，认真严谨，有了好的态度才能做好一件事情，一开始都觉得毕业论文 是一个很困难的任务，大家都难免会有一点畏惧之情，但是经过长时间的努力 和积累，经过不断地查找资料后总结，我们都很好的按老师的要求完成了毕业 论文的写作，这种收获的喜悦相信每个人都能够体会到。这是一次意志的磨练， 24 是对我实际能力的一次提升，相信对我未来的学习和工作有很大的帮助。 在这次毕业论文中同学之间互相帮助，共同商量相关专业问题,这种交流对 于即将面临毕业的我们来说是一次很有意义的经历,大学三年都一起走过了,在 最后我们可以聚在一起讨论学习,研究专业问题,进而更好的了解我们每个人的 兴趣之所在,明确我们的人生理想,进而在

43、今后的生活和工作中更好的发挥自己 的优势,学好自己的专业,成为一个对于社会有用的人. 在此更要感谢我的专业老师，是你的细心指导和关怀，使我能够顺利的完 成毕业论文。老师对于学生总是默默的付出,尽管很多时候我们自己并没有特别 重视论文的写作,没有按时完成老师的任务,但是老师还是能够主动的和我们联 系,告诉我们应该怎么样修改论文,怎么样按要求完成论文相关的工作。老师的 检查总是很仔细的，可以认真的看论文的每一个细小的格式要求，认真的读每 一个同学的论文，然后提出最中肯的意见，这是很难得的。 25 致致 谢谢 在本文的撰写过程中，王老师作为我的指导老师，他治学严谨，学识渊博， 视野广阔，为我营造了一

44、种良好的学术氛围。置身其间，耳濡目染，潜移默化， 使我不仅接受了全新的思想观念，树立了明确的学术目标，领会了基本的思考 方式，掌握了通用的研究方法，而且还明白了许多待人接物与为人处世的道理。 其严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力，与无微 不至、感人至深的人文关怀，令人如沐春风，倍感温馨。正是由于他在百忙之 中多次审阅全文，对细节进行修改，并为本文的撰写提供了许多中肯而且宝贵 的意见，本文才得以成型。 在此特向王老师致以衷心的谢意！向他无可挑剔的敬业精神、严谨认真的 治学态度、深厚的专业修养和平易近人的待人方式表示深深的敬意！ 26 参参 考考 文文 献献 1 自动检测技

45、术马西秦 主编 许振中 赖申江 副主编 机械工 业出版社 2010 年 7 月 2 模拟电子技术基础周良权 傅恩锡 李世馨 编 高等教育出版 社 2009 年 3 传感器实用电路设计与制作梁瑞林 译 科学出版社 2006 年 4 传感器技术与应用孙运旺 主编 李林功 副主编 浙江大学出 版社 2006 年 5 数字电子技术 杨志忠 主编 卫桦林 副主编 高等教育出 版社 2008 年 6 怎样做电子小制作 门宏 编著 人民邮电出版社 2007 年 7 传感器应用电路 200 例张洪润 傅瑾新 主编 北京航空航天 大学出版社 2006 年 27 附录附录 A 电路总图电路总图 28 附录附录 B

46、 元器件清单元器件清单 元件名称元件规格数量元件名称元件规格数量 电阻 1K2 电阻容 1032 2K22231 3K1 电解电容 10uF/501 3.6K133uF/252 3.9K1100uF/165 8.2K2100uF/351 9.1K2100uF/501 10K7220uF/351 20K1 二极管 6V1 30K290131 36K175L091 39K1 7805 大 1 22K2 铜电阻 15.581 47K1 电位器 3311 75K11021 100K42 270K2 222 1.5K 长大 1 470K1 集成 10K1 680K13241 161OP071 1501 7107 带插脚 1 4701 继电器 12V1 6801 设点开关 1 10M1 面板 1W 1201 红绿灯各 CBB104154007 4741 1 1 15 2241 瓷片 1011