1、.數字電子技術課程設計報告數字溫度計的設計 專業：電子信息科學與技術 班級：2015級 2 班 姓名：鞏光眾 學號： 201501100206_ 指導老師：張瑞 電子通信與物理學院日期：2016年 12 月 23 日目錄設計目的.3設計要求.4總體方案.4電路設計及原理.5各單元電路剖析.5仿真調試.7設計中遇到的困難9結論.9附錄.10實踐目的數字電子技術基礎課程設計是繼“數字電子技術基礎”理論課之后開出的實踐環節，是鍛煉學生動手能力，鞏固所學理論知識的重要教學環節。數字電子技術基礎課程設計的目的是通過指導學生循序漸進獨立完成數字電路的設計任務，加深學生對理論知識的理解，提高學生的動手能力，

2、獨立分析問題、解決問題的能力。訓練學生綜合運用學過的數字電子技術基礎的基本知識，獨立設計比較復雜的數字電路系統的能力。數字電子技術課程設計是通過數字電子技術課程的各教學環節（課堂教學和實驗）學習之后進行的，應選取綜合性和實用性較強的課題，內容的復雜程度和工作量應適中，應使學生達到如下要求： 1、讓學生初步掌握典型數字電路的試驗、設計方法。根據設計任務、技術指標、對課題進行分析；通過查閱資料、理論計算，得到設計方案；選擇元器件，搭接線路，實現方案；畫出電路原理圖，進行仿真，分析實驗結果，寫出設計總結報告。 2、通過對典型數字電路的設計和仿真，掌握利用EDA軟件設計電路的方法。3、培養學生一定的自

3、學能力和獨立分析問題、解決問題的能力。 學會自己分析解決問題的方法，對設計中遇到的問題，通過獨立思考，查閱工具書，參考文獻，尋找答案；掌握電路調試的一般規律，對實驗中出現一般故障，能通過“觀察、判斷、實驗、再判斷”的基本方法去解決；能對實驗結果進行獨立分析和評價。4、學會使用電子儀器儀表進行邏輯電路的檢測、故障分析和排除。通過獨立思考問題、查閱工具書、參考文獻、尋找解決問題的途徑；掌握常用基本電路調試、測試的一般規律、測試儀器儀表的使用。 5、讓學生樹立嚴肅認真、一絲不茍、實事求是的科學作風。嚴格的科學訓練和工程設計實踐，使學生逐步樹立嚴肅認真，一絲不茍，實事求是的科學作風，并培養學生在實際工

4、作中具有一定的生產觀念，經濟觀點和全局觀點。設計要求1.要求（1）查閱資料選擇溫度傳感器。（2）設計溫度測量電路（確定溫度與電壓之間的轉換關系）。（3）設計溫度顯示電路（顯示的數字應反映被測量的溫度）。（4）畫出數字溫度計電路圖，讀數范圍0100，讀數穩定。2.器材（1）溫度傳感器AD590等。（2）運算放大器A741 1片。（3）模數轉換器ADC0809 1片。（4）譯碼器：（自選）需將二進制數轉換成BCD碼。（5）BCD碼的七段碼顯示器74LS48 3片。（6）數碼管（共陰性）3只。（7）電阻、電容若干。（8）555定時器1片。（9）面包板2塊?？傮w方案1.數字溫度計的原理圖2.總體方案數

5、字溫度計設計的總體思路是將溫度通過溫度傳感器轉化為模擬信號，通過放大電路對信號進行放大，之后通過A/D轉換器將模擬信號轉換為數字信號，通過譯碼器將轉換后的二進制編碼轉換為8421BCD碼，然后通過七段譯碼器轉換成相應數字的二進制編碼(如果用四輸入的共陰極數碼管可省去此步)最后通過三個七位共陰極數碼管將溫度顯示出來。本方案采用AD590單片集成兩段式敢問電流源溫度傳感器對溫度進行采集，采集的電壓經過放大電路將信號放大，然后經過8位A/D轉換器AD0809轉換成數字信號. 電路設計及原理1. 電路圖2. 程序流程圖各單元電路剖析1. 溫度采集電路AD590是美國模擬器件公司生產的單片集成兩端感溫電

6、流源。AD590測溫范圍為55150，滿足人們日常生產和生活中的溫度范圍。AD590電源電壓可在4V6V范圍變化，可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會被損壞。AD590產生的電流與絕對溫度成正比，它有非常好的線性輸出性能，溫度每增加1，其電流增加1A。 在測量溫度時，AD590往往要接到需要電壓輸入的系統中，圖5.2是用兩個AD590和一個運算放大器進行溫度測量的基本電路，其輸出電壓VO=（T1-T2）50mv/，若T2=0，則為待測溫度，當T1=T2時，由于AD590之間的失配或者有小的溫度差，用電阻R1和R2能夠調掉偏置。2. 模數轉換電路AD590測溫電路

7、輸出的電壓信號為模擬信號，要進行數碼顯示，還需將此信號轉換成數字信號。為此我們通過A/D轉換器ADC0809將輸入的模擬值轉換成數字值，經AT89C51單片機處理后輸出到P1以控制溫度顯示電路。ADC0804是用CMOS集成工藝制成的逐次比較型摸數轉換芯片，分辨率8位，轉換時間100s，輸入電壓范圍為05V，增加某些外部電路后，輸入模擬電壓可為5V。該芯片內有輸出數據鎖存器，當與計算機連接時，轉換電路的輸出可以直接連接在CPU數據總線上，無須附加邏輯接口電路。具體硬件連接圖如圖2所示。AD590溫度采集及模數轉換電路3. 七段譯碼顯示電路由發光二極管組成的七段碼LED顯示器是單片機應用產品中最

8、常用的廉價輸出設備，用于顯示各種數字和字符。該數字溫度計的溫度顯示由4位七段碼LED顯示器組成，單片機以并行通信方式從P1.0P1.7口輸出段碼和控制信號，通過7447 TTL BCD譯碼器譯碼，用4個共陰極LED動態顯示溫度的各個數位。仿真調試1. AD590的仿真由于在multisim中無法找到AD590此類感溫元件，故我才用電壓源與電阻的組合電路替代AD590，如圖所示，溫度每升高一度，AD590輸出電流增大1Ua，對應輸出電壓增大1mv，圖中輸出電壓范圍為273mv-373mv分別對應1c-100c。2. 測溫電路3.實物圖由于在multisim中找不到單片機和ADC0809等器件，所

9、以采用實物圖替代。設計中遇到的困難1. 部分原器件在multisim中找不到,如AD590,ACD0809等.2. 設計譯碼及顯示電路時找不到合適的器件將A/D轉換后的八位二進制碼轉換為8421BCD碼.3. 部分電路連接出錯.結論 數字電子技術基礎是學習電子類專業同學必學的基礎，越來越普遍的被用于電子電路設計中。進行數字電子技術課程設計對鞏固所學知識，及以后進行電路設計工作都有著重要的意義。此次我選擇了數字溫度計這個課題，并進行了相關設計。通過廣泛查閱資料，我完成了設計工作。本次設計我引入了單片機的部分知識設計整個電路，取得了不錯的效果。但因multisim元件庫不完全等原因無法將電路圖清晰

10、的表示出來，也無法完成仿真，這是一個缺憾。從本次設計實踐中我學到了很多知識，也受到了很多啟發，對以后我的學習與工作一定有很大的意義。附錄1. AD590溫度傳感器AD590是美國模擬器件公司生產的單片集成兩端感溫電流源。AD590測溫范圍為55150，滿足人們日常生產和生活中的溫度范圍。AD590電源電壓可在4V6V范圍變化，可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會被損壞。AD590產生的電流與絕對溫度成正比，它有非常好的線性輸出性能，溫度每增加1，其電流增加1A。 AD590溫度與電流的關系如下表所示： 2. UA741運算放大器的資料uA741M，uA741I，uA741

11、C（單運放）是高增益運算放大器，用于軍事，工業和商業應用.這類單片硅集成電路器件提供輸出短路保護和閉鎖自由運作。 這些類型還具有廣泛的共同模式，差模信號范圍和低失調電壓調零能力與使用適當的電位。3. ADC0809 A/D轉換器資料ADC0809是帶有8位A/D轉換器、8路多路開關以及微處理機兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉換器，可以和單片機直接接口。 由下圖可知，ADC0809由一個8路模擬開關、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D轉換器和一個三態輸出鎖存器組成。多路開關可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用A/D轉換器進行轉換。三態輸出鎖器用于鎖存A/D轉換完的數字量，當OE端為高電平時，才可以從三態輸出鎖存器取走轉換完的數據。4. AT89C51單片機Atmel公司的生產的AT89C51單片機是一種低功耗/低電壓、高性能的8位單片機，內部除CPU外，還包括128字節RAM，4個8位并行I/O口，5個中斷優先級，2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數器，片內集成4K字節可改變程序Flash存儲器，具有低功耗，速度快，程序擦寫方便等優點，完全滿足本系統設計需要。單片機P0口作為ADC0804轉換數據的輸入端，P2.0接ADC0804的INTR端檢測數據轉換是否結束。P1.0P1.3的輸出信號接到