数字温度计的设计-东北石油大学数字电路课程设计

大庆石油学院课程设计2009年7月18日课程低频与数字电路课程设计题目数字温度计的设计院系电子科学学院专业班级电子科学与技术071学生姓名学生学号070901240125指导教师大庆石油学院课程设计任务书课程低频与数字电路课程设计题目数字温度计的设计专业电子科学与技术姓名主要内容、基本要求、主要参考资料等主要内容：设计一个数字温度计，测量范围：0～100OC。温度的实时LED数字显示。测量温度信号为模拟量。基本要求：1.画出数字温度计的结构框图。2.画出系统原理电路图。3.用EWB进行仿真实验。4.按要求完成课程设计报告，交激光打印报告和电子文档。主要参考资料：[1]阎石.数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2001.[2]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京：高等教育出版社，1997.[3]孙梅生.电子技术基础课程设计[M].北京：高等教育出版社，1998.[4]高吉祥.电子技术基础实验与课程设计[M].北京：电子工业出版社，2002.完成期限2009.7.18指导教师专业负责人2009年7月13日1一、总体设计思想1.基本原理该数字式温度测量系统由采样电路、比较器、可控时钟发生器、计数器、数模转换器DAC以及共阳极型LED数码管组成。首先对将温度信号通过热敏电阻进行采样，将其转换成电压信号，加到比较器上进行比较。开始测量时比较器输出为高电平，此时控制时钟发生器工作正常，因此DAC输出阶梯斜坡不断上升；同时LED数码管也在可控制时钟发生器输出时钟的总用不断计数。当DAC输出阶梯斜坡上升到与电压信号一致(或略大于时)，由于比较器输出从高电平转为低电平，可控制时钟发生器被迫停止工作，因此数码管显示出与电压信号相对应的温度值相通。2.设计框图根据上述原理，设计框图如下：二、设计步骤和调试过程1、总体设计电路根据上述设计框图，设计的电路原理图为：比较电路时钟脉冲电路温度采样数模转换电路显示部分2R11ΩR21kΩKey=A50%VCC5VU13288RT12543VEE-10VVDD10VR32.2kΩD1DIODE_VIRTUALU3A74F14DC11.5nFR4560ΩU474LS160DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U574LS160DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2GNDVCC5VA1VDAC8D0D1D2D3D4D5D6D7OutputVref+Vref-GNDVCC5VU674160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U774160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U874160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2GNDVCC5VU97447NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14~LT3~RBI5~BI/RBO4U107447NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14~LT3~RBI5~BI/RBO4U117447NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14~LT3~RBI5~BI/RBO4VCC5VU12ABCDEFGCAU13ABCDEFGCAU14ABCDEFGCAR51ΩR61ΩR71ΩVCC5VU2A7438NU15A74F14D2、模块设计和相应模块程序温度采样部分：R11ΩR21kΩKey=A50%VCC5V3比较带路：U13288RT12543VEE-10VVDD10V时钟脉冲电路：R21kΩKey=A50%R32.2kΩD1DIODE_VIRTUALU3A74F14DC11.5nFR4560ΩU2A7438NU15A74F14D数模转换电路：U474LS160DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U574LS160DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2GNDVCC5VA1VDAC8D0D1D2D3D4D5D6D7OutputVref+Vref-GNDVCC5V4显示部分：U674160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U774160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U874160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2GNDVCC5VU97447NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14~LT3~RBI5~BI/RBO4U107447NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14~LT3~RBI5~BI/RBO4U117447NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14~LT3~RBI5~BI/RBO4VCC5VU12ABCDEFGCAU13ABCDEFGCAU14ABCDEFGCAR51ΩR61ΩR71ΩVCC5V温度采样可通过热敏电组和滑动变阻器的串连进行采样，根据在不同温度下热敏电阻不同的阻值，将温度信号转换成电压信号。传送到下一级比较电路。比较电路部分，将电压信号和时钟脉冲电路信号通过计数器经过数模转换的电压进行比较，控制时钟脉冲信号的产生。时钟脉冲部分，利用一个电容，一个电阻和一个施密特触发器构成一个多谐振荡器，用于产生信号。和比较电路部分输出电平构成与非关系，在经过一个5施密特触发器整形信号输出。显示电路部分,由3个十进制计数器74160和3个7447以及3个LED数码管构成这部分电路.通过时钟脉冲控制该部分计数.数模转换电路,该部分先通过两个十进制计数器74LS160,将数字信号传给数模转换器VDAC,数模转换器通过两个计数器的控制,能够产生不断增加的信号,该信号传送到比较电路与原电压进行比较.3、仿真及仿真结果分析仿真图U674160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U774160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U874160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2GNDVCC5VU97447NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14~LT3~RBI5~BI/RBO4U107447NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14~LT3~RBI5~BI/RBO4U117447NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14~LT3~RBI5~BI/RBO4VCC5VU12ABCDEFGCAU13ABCDEFGCAU14ABCDEFGCAR51ΩR61ΩR71ΩVCC5V6仿真结果分析：达到了一定的要求，但存在很大的不足。4、实验调试准备一个水银温度计，和设计好的电路在相同的环境下，读出其温度值，利用滑动变阻器使数码显示器显示相同的示数。三、结论及心得体会两周的时间，我都在弄这个项目设计，但还是不知怎么弄才能最完美。对于实验原理和思路已经是熟悉的不能再熟悉了，但落实的实际期间的操作上就不行了，说明我的动手能力有待于提高。还有，通过这次设计，我发现我以前的学习很不扎实，给我敲响一次警钟。以后的学习生活中，我一定要扎扎实实的学习，做到理论联系实际，提高自己的能力。元件名称个数参数标号型号电阻11kR21560R412.2kR341R1R35R6R7电容11500pFC1施密特触发器274F14D译码器37447N与非门17438N运算放大器13288RT数码管驱动3计数器574LS160D74160N电源15vVCC模数转换器1VDAC数码显示管3二极管1元器件列表大庆石油学院课程设计成绩评价表课程名称低频与数字电路课程设计题目名称数字温度计的设计学生姓名学号指导教师姓名职称序号评价项目指标满分评分1工作量、工作态度和出勤率按期圆满的完成了规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求，工作努力，遵守纪律，出勤率高，工作作风严谨，善于与他人合作。202课程设计质量课程设计选题合理，计算过程简练准确，分析问题思路清晰，结构严谨，文理通顺，撰写规范，图表完备正确。453创新工作中有创新意识，对前人工作有一些改进或有一定应用价值。54答辩能正确回答指导教师所提出的问题。30总分评语：指导教师：2009年7月18日