1、 数字电子综合性实验报告题 目： 数字温度计 学 院： 电气工程与自动化 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 一、实验任务温度计是工农业生产及科学研究中最常用的测量仪表。本课题要求用中小规模集成芯片设计并制作一数字式温度计，即用数字显示被测温度。具体要求如下：(1). 测量范围-20150 度。(2). 测量精度 0.5 度。(3). 4 位 LED 数码管显示。通过温度传感器 LM35 采集到温度信号，经过整形电路送到A/D 转换器，然后通过译码器驱动数码管显示温度。ICL7107 集 A/D转换和译码器于一体，可以直接驱动数码管，省去了译码器的接线，使电路精简了不少，而且成本也不是很
2、高。ICL7107 只需要很少的外部元件就可以精确测量 0 到 200mv 电压，LM35 本身就可以将温度线性转换成电压输出。综上所述，采用 LM35 采集信号，用 ICL7107驱动数码管实现信号的显示。故采用基于 LM35 与 ICL7107 的数字温度计设计方案。二、原理框图三、电路原理及其电路组成传感器温度采集 A/D 转化数码管驱动 温度显示数字温度计的设计原理图见附录 1。它通过 LM35 对温度进行采集，通过温度与电压近乎线性关系，以此来确定输出电压和相应的电流，不同的温度对应不同的电压值，故我们可以通过电压电流值经过放大进入到 A/D 转换器和译码器，再由数码管表示出来。1、
3、传感电路LM35 具有很高的工作精度和较宽的线性工作范围，该器件输出电压与摄氏温度线性成比例。因而，从使用角度来说，LM35 与用开尔文标准的线性温度传感器相比更有优越之处，LM35 无需外部校准或微调，可以提供1/4的常用的室温精度。LM35 具有以下特点：（1）工作电压：直流 430V；（2）工作电流：小于 133A（3）输出电压：+6V-1.0V（4）输出阻抗：1mA 负载时 0.1；（5）精度：0.5精度（在+25时）；（6）漏泄电流：小于 60A；（7）比例因数：线性+10.0mV/；（8）非线性值：1/4；（9）校准方式：直接用摄氏温度校准；（10）封装：密封 TO-46 晶体管封
4、装或塑料 TO-92 晶体管封装；（11）使用温度范围：-55+150额定范围电压输出采用下图接法：2、A/D 转化器ICL7107 是高性能、低功耗的三位半 AD 转换器，同时包含有七段译码器、显示驱动器、参考源和时钟系统。ICL7107 可直接驱动共阳极 LED 数码管。ICL7107 将高精度、通用性和真正的低成本很好的结合在一起，它有低于 10uV 的自动校零功能，零漂小于1uV/，低于 10pA 的输入电流，极性转换误差小于一个字。真正的差动输入和差动参考源在各种系统中都很有用。在用于测量负载单元、压力规管和其它桥式传感器时会有更突出的特点。ICL7107 转化器原理图如图 2.4
5、所示。其中计数器对反向积分过程的时钟脉冲进行计数。控制逻辑包括分频器、译码器、相位驱动器、控制器和锁存器。驱动器是将译码器输出对应于共阳极数码管七段笔画的逻辑电平变成驱动相应笔画的方波。图 2.4 ICL7107 转化器原理图控制器的作用有三个：第一，识别积分器的工作状态，适时发出控制信号，使各模拟开关接通或断开，A/D 转换器能循环进行。第二，识别输入电压极性，控制 LED 数码管的负号显示。第三，当输入电压超量限时发出溢出信号，使千位显示“1“ ，其余码全部熄灭。钓锁存器用来存放 A/D 转换的结果，锁存器的输出经译码器后驱动 LED 。它的每个测量周期自动调零（ AZ）、信号积分（INT
6、）和反向积分（DE）三个阶段。双积分型 A/D 转换器的电压波形图如图 2.5 所示图 2.5 双积分型 A/D 转换器的电压波形图ICL7107AD 转换器的管脚排列及其各管脚功能如下图所示。ICL7107 是集 A/D 转换和译码器为一体的芯片，而且这芯片能够驱动三个数码管工作而不需要更多的译码器，这给我们连接电路或者分析电路提供了一定的方便。ICL7107 芯片的管脚比较多，每一个管脚所代表的功能也各不相同，能够组成各种电路，比如说有积分电路。这要求我们在接电路时要小心，不能出现错误。3、数码管显示数码管可以分为共阳极与共阴极两种，共阴极是把所有 LED 的阳极连接到共同接点 com，而
7、每一 LED 的阴极分别为 a,b,c,d,e,f,g及 sp（小数点），它的内部结构图如下图所示。共阳极数码管内部结构 在本次设计当中，由于 ICL7107 的特点，它只能驱动共阳极数码管，故我们要选用共阳极七段数码管。在连接数码管时，我们要注意数码管各个管脚所对应的字母，不能接错或接漏。ICL7107 自身连接以及与 4 位数码管间的连接见下图：4、总电路图四、电路调试我们要通过调试电路来发现设计电路的相关内容。（1） 按照设计电路图检查所焊电路是否正确，特别注意其电路中各个的芯片的管脚是否连接正确。（2） 然后接通电源，看数码管是否有数值显示，如果没有，就要重新检查其电路，寻找错误。（3
8、） 完成（2）步骤后，调节基准值即调节电位器使得 ICL71407芯片中 35 管脚与 36 管脚的电压值稳定在 1V。这样数码管显示数值就是当前温度了。（4） 调节好基准值完后，尝试用热源靠近 LM35 芯片，查看温度升高是否正常，数码管显示是否正常。五、收获与体会我们认为，在这学期的实验中，在收获知识的同时，还收获了阅历，收获了成熟，在此过程中，我们通过查找大量资料，请教老师，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。之前以为有了图，应该就是焊电路板而已，应该不难，然而在实践中，我们还要去了解各种芯片的管脚接法，还有线路布置，确属不易。就算很认真的按照电路图焊好，并且很细心得检查了一遍，调试的时候还是会不可避免地遇到问题，这就培养了我们的应对能力，蛮不错的！更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践元件清单元件名称 元件型号及参数 个数10K 3100K 124K 11M 1电阻470K 1可调电阻 20K 10.1 uF 10.01 uF 10.047 uF 10.22 uF 1电容100 pF 1LM35 1稳压管 1芯片ICL7107 1数码管 共阳极数码管 4
