1、課程設計(論文)題 目 名 稱 數字溫度計設計 課 程 名 稱 電子技術課程設計 學 生 姓 名 涂海彬 學 號 1141202172 系 、專 業 電氣工程系 電氣工程及其自自化 指 導 教 師 李海娜 2021 年 12 月 5 日邵陽學院課程設計（論文）任務書年級專業11級電氣工程及其自動化學生姓名涂海彬學 號1141202172題目名稱數字溫度計設計設計時間2021.11.252021.12.6課程名稱 電子技術課程設計課程編號121202306設計地點電工電子實驗室408、409一、課程設計（論文）目的電子技術課程設計是電氣工程及自動化專業的一個重要的實踐性教學環節，是對已學模擬電子

2、技術、數字電子技術知識的綜合性訓練，這種訓練是通過學生獨立進行某一課題的設計、安裝和調試來完成，著重培養學生工程實踐的動手能力、創新能力和進行綜合設計的能力，并要求能設計出完整的電路或產品，從而為以后從事電子電路設計、研制電子產品奠定堅實的基礎。二、已知技術參數和條件用中小規模集成芯片設計并制作一數字式溫度計，具體要求如下：1、溫度范圍0-150度。2、測量精度0.1度。3、四位LED數碼管顯示溫度。三、 任務和要求1. 按學校規定的格式編寫設計論文。2. 論文主要內容有：課題名稱。設計任務和要求。方案選擇與論證。方案的原理框圖，系統電路圖，以及運行說明；單元電路設計與計算說明；元器件選擇和電

3、路參數計算的說明等。必須用proteus或其它仿真軟件對設計電路仿真調試。對調試中出現的問題進行分析，并說明解決的措施；測試、記錄、整理與結果分析。收獲體會、存在問題和進一步的改進意見等。四、參考資料和現有基礎條件（包括實驗室、主要儀器設備等）胡宴如 主編.模擬電子技術基礎.高等教育出版社.2021年張克農 主編.數字電子技術. 高教出版社出版.第一版.2021年彭介華 主編.電子技術課程設計指導.高教出版社出版.第一版.2021 年電子電工實驗指導書電子電工實驗室可以提供的主要儀器設備：示波器型號規格VP-5220、電子學習機型號規格WL-V、萬用表MF10；以及分立元件、或中規模集成芯片。

4、五、進度安排2021年11月25-26日：收集和課程設計有關的資料，熟悉課題任務何要求2021年11月27-28日：總體方案設計，方案比較，選定方案；2021年11月29-12月3日：單元電路設計，參數計算，元器件選擇，系統電路圖，仿真調試改進； 2021年12月4-5日：整理撰寫設計論文；2021年12月6日：答辯六、教研室審批意見設計目的明確，要求合理，難度適中，符合課程設計教學要求。教研室主任（簽字）： 2021年11月20日七|、主管教學主任意見符合課程設計要求 主管主任（簽字）： 2021年11月20日八、備注指導教師（簽字）： 學生（簽字）：邵陽學院課程設計（論文）評閱表學生姓名

5、涂海彬 學 號 1141202172 系 電氣工程系 專業班級 電氣工程及其自動化 題目名稱 數字溫度計設計 課程名稱 電子技術課程設計 一、學生自我總結通過課程設計，使得我對模電和數電的一些相關知識掌握得更好一些，同時增強對設計性實驗的興趣，認識到模擬數字電子技術在實際生活中的廣泛應用，也認識到團隊精神的重要性。 學生簽名： 2021年 12月 5 日二、指導教師評定評分項目平時成績論文答辯綜合成績權 重304030單項成績指導教師評語：指導教師（簽名）： 年 月 日注：1、本表是學生課程設計（論文）成績評定的依據，裝訂在設計說明書（或論文）的“任務書”頁后面；2、表中的“評分項目”及“權重

6、”根據各系的考核細則和評分標準確定。摘要數字溫度計與傳統溫度計相比，具有結構簡單、可靠性高、成本低、測量范圍廣、體積小、功耗低、顯示直觀等特點。通過本次設計能夠更加了解數字溫度計工作原理和熟悉單片機的發展與應用，鞏固所學的知識，為以后工作與學習打下堅實的基礎。數字溫度計主要運用在工業生產和實驗研究中，如電力、化工、機械制造、糧食存儲等領域。溫度是表征其對象和過程狀態的重要參數之一。比如：發電廠鍋爐溫度必須控制在一定的范圍之內，許多化學反應必須在適當的溫度下才能進行。沒有合適的溫度環境，許多電子設備就不能正常工作。因此，溫度的測量和控制是非常重要的。通過對目前各種溫度傳感器的分析與研究，對溫度傳

7、感器做出合理選擇，并根據實際需要選擇合適的主芯片和LED顯示器，達到優化整體結構，提高溫度檢測精度，同時使系統具有測溫范圍廣、體積小、功耗低、精度高、顯示直觀等優點，并保證系統結構簡潔。關鍵字：數字溫度計；LED顯示；精度。目錄1 設計任務與要求.1.1 設計要求.41.2 原理框圖.41.3 主要參考原件.42方案設計與論證.43 單元電路設計與參數計算.53.1 傳感器部分.53.2 放大系統.53.3 數字顯示部分設計.104總原理圖及原件清單.5安裝與調試.6性能測試與分析.7結論與心得.參考文獻.1、設計任務與要求 1.1、設計要求 溫度計是工農業生產及科學研究中

8、最常用的測量儀表。本課題要求用中小規模集成芯片設計并制作一數字式溫度計，即用數字顯示被測溫度。具體要求如下： 1）測量范圍0150度。 2）測量精度0.1度。3）4位LED數碼管顯示。1.2、原理框圖       圖1-2 原理框圖1.3、主要參考元器件 硅熱敏晶體管，LM324，CC7107，電阻及電容若干。 2、方案設計與論證 由設計和任務要求可知道，本設計實驗主要分為四個部分，即傳感器、放大系統、模數轉換器以及顯示部分。經過分析，傳感器可以選擇對溫度比較敏感的器件，做好是在某參數

9、與溫度成線性關系，比如硅熱敏晶體管、熱敏電阻等；放大系統可以由集成運放組成：A/D轉換器需要選擇有LED驅動顯示功能的，而可供選擇的參考元件有CC7107，CC7117，MC14433等；顯示部分用4位LED數碼管顯示。  方案一：用一個熱敏電阻,通過熱敏電阻把溫度轉化為電壓,再得到每一度熱敏電阻的電壓變化值,用LM324運放做成乘法器,使電壓乘以一個比例系數,使一度的變化得到一個整數變化的電壓值,然后送入MC14433A/D轉換器進行數模轉換和數字顯示.。 方案二：用硅熱敏晶體管做傳感器把溫度轉化為電壓，在把每一度的電壓變化值通過LM324集成運放進行放大，使其

10、放大的信號應能滿足CC7107數模轉換的要求，進行數字顯示由于MC14433模數轉換器的顯示部分需要驅動器CD4511，基準電壓又需要一個MC1403，也就是需要外接的電路和元件相對復雜和麻煩。而321位雙積分A/D轉換器CC7107是CMOS大規模集成電路芯片，其片內已經集成了模擬電路部分和數字電路部分，所以只要外接少量元件就成了模擬電路和數字電路部分，所以只要外接少量元件就可實現A/D轉換。3、單元電路設計與參數計算 3.1、傳感器部分 熱敏晶體管，在溫度發生變化時，熱敏晶體管的b-e結正向的溫度系數為-2mV/，即溫度每升高1，b-e結電壓降低2mv,利用這個特性可以

11、測量溫度。 設置電路圖如圖2所示，采用9V的電源供電，be間的電壓全部反饋的輸入到同相輸入端，運放引入了電壓負反饋，在理想運放的條件下，輸出電阻為零，所以可以認為電路的輸出Vo為恒壓源。 圖3-1 傳感圖3.2、放大系統 放大系統是把溫度傳感器輸出的弱信號放大，將每一攝氏度對應的電壓以整數輸出，可以利用集成運放lm324組成一個同相比例放大電路，由于溫度傳感器輸出的電壓與溫度的線性關系為-2mV/，即溫度每升高1電壓降低2mV,因此可以使得電壓通過同相比例運算電路放大5倍，即1對應電壓為10mV。通用型低功耗集成四運放LM324，內含4個獨立的高增益、頻率補償的運算放大器，

12、既可接單電源使用(330V)，也可接雙電源使用(±1.5±15 V)，驅動功耗低，可與TTL邏輯電路相容。 圖3-2 管腳連接圖3.3、A/D轉換器 1）凋零電路 圖3-3 凋零電路當硅熱敏晶體管置于0攝氏度的溫度下時由于B-E管壓降可能使得A/D轉換器 的數字顯示不為零，因此要設計一個調零電路。 本實驗設計了一個電橋電路，通過調節可變電阻可以使得電橋平衡，即輸出為零。電路圖如圖5所示。 2）模數轉換部分 321位雙積分A/D轉換器CC7107的引腳圖和管教圖以及功能簡介321位雙積分A/D轉換器CC7107是CM

13、OS大規模集成電路芯片，其片內已經集成了模擬電路部分和數字電路部分，所以只要外接少量元件就成了模擬電路和數字電路部分，所以只要外接少量元件就可實現A/D轉換。CC7107內部電路含有模擬電路和數字電路兩大部分。 圖3-4 引腳接線1端：U+ =5V，電源正端。26端：U- =5V，電 19端：ab4，千位數筆段驅動輸出端，由于213位的計數滿量程顯示為“2021”，所以ab4輸出端應接千位數顯示器顯示“1”字的b和c筆段。 20端：POL，極性顯示端（負顯示），與千位數顯示器的g筆段相連接（或另行設置的負極性筆段）。當輸入信號的電壓極性為負時，負號顯示，

14、如“-19.99”；當輸入信號的電壓極性為正時，極性負號不顯示如“19.99”。 21端：BP，液晶顯示器背電極，與正負電源的公共地端相連接。  27端：INT，積分器輸出端，外接積分電容C（一般取C=0.22Fm）。 28端：BUFF，輸入緩沖放大器的輸出端，外接積分電阻R（一般取R=47Wk）。 29端：AZ，積分器和比較器的反相輸入端，接自校零電容AZC（取AZC=0.47F）。 30、31端：INLO、 INHI，輸入電壓低、高端。由于兩端與高阻抗CMOS運算放大器相連接，可以忽略輸入信號的注入電流，輸入信號應經過1

15、MW電阻和0.01F電容組成的濾波電路輸入，以濾除干擾信號。 28端：個位數顯示器的筆段驅動輸出端，各筆段輸出端分別與個位數顯示器對應的筆段ag相連接。 914、25端：十位數顯示器的筆段驅動輸出端，各筆段輸出端分別與十位數顯示器對應的筆段ag相連接。 1518、2224端：百位數顯示器的筆段驅動輸出端，各筆段輸出端分別與百位數顯示器對應的筆段ag相連接。 32端：COM，模擬公共電壓設置端，一般與輸入信號的負端，負基準電壓端相接。 33、34端：REFC、REFC基準電容負壓、正壓端，它被充電的電壓在反相積分時，成為基準電壓，通常取REFC=

16、0.1Fm。 35、36端：REFLO、REFHI，外接基準電壓低、高位端，由電源電壓分壓得到。 37端：TEST，數字地設置端及測試端，經過芯片內部的500電阻與GND相連。 38、39、40端：31OSC，產生時鐘脈沖的振蕩器的引出端，外接R1、C1元件。振蕩器主振頻率OSCf與R1C1的關系。根據CC7107的內部電路結構，可以分析A/D轉換的工作過程。設其轉換過程分三個階段，即采樣階段、積分階段和休止階段，各階段的工作過程如下： a. 采樣階段 在邏輯控制電路的作用下，設新的采樣階段開始，設開關SIN閉合，Saz1短開，被測信

17、號 Ux從IN+端輸入，經緩沖器進行定時積分，設積分時間（或稱采樣時間）定為1000個時鐘脈沖。當N1=1000時定時積分階段或稱采樣階段結束。 b. 積分階段 積分階段是指積分器時基準電壓UREF進行定值積分。由于在休止階段基準電容CREF已被充電(UREF=|UREF|),所以積分階段一開始，對輸入電壓作極性判別后，基準電容有開關S+和S-接入緩沖放大器，使積分器進行反向定值積分，計數器開始計數。可求出定值積分階段內，積分器的輸出電壓與計數脈沖N2的關系。當積分器的輸出電壓Uo回到初使狀態時，定值積分階段結束，設計數器的脈沖數N2=02021 。&#

18、160;c. 休止階段 休止階段的任務是使信號輸入端IN+與公共模擬端COM短接，積分器和比較器 的輸出為零，基準電壓對基準電容充電，這些都是通過控制開關SAZ1、SIN、S+、S-等完成的。設完成該階段的工作所需要的時間為10003000個時鐘脈沖三個階段的工作波形。      ICL7107一次A/D轉換經過三個階段所需時鐘脈沖數為N，則一次轉換所需的時間為T=N/fcp=4N/fosc。 3.4、 數字顯示部分的設計 因為芯片CC7107采用雙電源供電，能輸出較大的電流

19、，適合于驅動發光 二極管（LED）數碼顯示器，并且CC7107芯片內部包括7段譯碼，可以用硬件譯碼的方法直接驅動發光二極管（LED）數碼顯示器，所以顯示方式采用共陽極數碼管LED顯示，引腳圖見圖9。CC7107沒有專門的小數點驅動信號，使用時可將共陽級數碼管的公共陽極接V+，小數點接GND時點亮，接V+時熄滅。4、總原理圖及元器件清單1） 元件清單5、安裝與調試把各設計部分進行安裝連接 溫度數字顯計安裝和調試，調節調零電路使熱敏晶體管在0°C的環境中溫度計輸出為零，也就是顯示器的讀數顯示為零。溫度計滿度讀數為149.9(1500°C)，調節時，熱敏晶體管

20、放置在150°C的環境中，由于熱敏晶體管的溫度系數為-2mV/°C，所以在150°C的環境下，熱敏晶體管的be結壓降增量為-4000mV，根據式（1）可知，調節參考電壓，使UREF=-4000mV時，輸出讀數為149.9（即150°C），這樣，就使數字溫度計實現0150°C的測量，其精度為0.1°C。一般般系統只要把0和滿標度兩點調好，輸出讀數與溫度成對應關系，輸出讀數與UREF和Uin之間仍保持式(1)的關系。小數點取第二個數碼管的D.P.段顯示。調試0°C時，應使顯示器的顯示為“0000”；調試100°C時，應

21、時顯示器顯示為“100.0”。6、性能測試與分析對各個可以仿真的電路圖在EWB軟件上進行必要的仿真和調試，對一些電阻和電容的參數進行適當的修改，基本上能夠實現理論上的實踐。有些理論可能不是很完善，但基本上符合一些要求。7、結論與心得剛動手做本課題的設計性試驗的時候，感覺難度挺大的，主要是對一些器件的功能比較陌生以及對一些參數的設定比較困難，而且網上和圖書館的關于器件介紹的資料和書籍也相對的少，我通過網上資料的搜索和參考文獻的參考了解以及和同組同學的互相討論和求證，在老師的一定指導下終于對整個設計框圖有較清晰的脈路，對于其中一些部分的電路也進行了仿真測試，但總的仿真圖沒有做出來，主要是對于EWB

22、上缺少相關的器件，而Proteus軟件也不會用，這也讓我認識到一些仿真軟件對我們做課程設計的應用的重要性。通過課程設計，使得我對模電和數電的一些相關知識掌握得更好一些，同時增強對設計性實驗的興趣，認識到模擬數字電子技術在實際生活中的廣泛應用，也認識到團隊精神的重要性。參考文獻1模擬數字電子技術基礎，童詩白，華成英主編，高等教育出版社，2021 年。 2電子技術基礎（數字部分），康華光 主編，高等教育出版社，2021 年。 3新型實用電子電路400例伊兵等主編，電子工業出版社，2021年。 4電子技術基礎實驗與課程設計高吉祥主編，電子工業出版社，2021

23、年。 5通用電子電路應用400例何希才等主編，電子工業出版社，2021年。 教師見習報告總結期待已久的見習已經結束了，在龍巖三中高中部見習聽課，雖然只是短短的兩個星期，但感觸還是蠻深的，以前作為一名學生坐在課室聽課，和現在作為一名準教師坐在課室聽課是完全不同的感受，感覺自己學到了一些在平時課堂上學不到的東西。在這里，我獲得的不僅是經驗上的收獲，更多是教學管理，課堂教學等的理念，以及他們帶給我的種種思考。教育見習實踐過程：聽課。教育見習的主要目的是讓學生在指導教師的引導下，觀摩教師上課方法、技巧等。聽課是教育見習的主要內容。我院規定在一周的見習中需完成至少6課的見習任務。我在教師的安排

24、指導下，分別對高一、高二物理專業課型為主，其他課型齊頭的方式，積極主動的完成了聽課任務，收到良好的效果。我聽的第一節課是高二（8）班，這是一個平衡班，水平不如實驗班高。在上課前。科任老師已經跟我說了這個班的紀律是比較差的，而且成績也不是很好。在我聽課期間，確實有幾個學生在課堂上說話，但是我發現了一個有趣的現象，這個現象我在往后的幾個班都發現了，就是絕大部分的學生的學習熱情都好高漲，積極舉手發言，積極參與課堂活動。我跟老師們提起這個現象的時候，科任老師就跟我說，一個班里不可能所有的學生都能全神貫注地聽完一節課，所以作為一名教師，應該想辦法吸引學生的注意力，調動的積極性，比如可以以小組為單位，以搶

25、答計分的形式調動學生的積極性，這樣課堂氣氛就會活躍起來了。在為期兩周的見習工作中，我真的有很大的感觸，我第一次感受到自己已經從一名學生向一名教師靠近，走在校園里，每當有學生叫我一聲老師，我在感到無比自豪的同時，還感受到了自己的責任。見習工作結束了，我要回到學校繼續我的學習了，但是我會好好記住我從*中學學到的一切，并應用于我的專業學習中去。一、教學管理理念 在龍巖三中，從領導階層到一位普通的科任老師，都秉承以學生為主體的宗旨進行學校的管理，進行教學工作的開展。作為一個課程改革的示范學校，一個教育實驗基地。這所學校鼓勵著老師做各種研究，各種改革。每個班主任都有著自己的管理經驗與管理宗旨。

26、有了這種思想的自由，自然這里也就充滿著探索與嘗試，從而有所創造與進步。在我見習的班集體中，班主任對他的學生說：“我要讓你們成為學習型的管理者，也是管理型的學習者。”這樣一句簡單的話，讓我感到這里老師進行班級管理的良苦用心。他們關心的不只是學生的學習，更多的是從一個完整的人的概念出發，去培養學生多方面的素質。二、教學理念 在見習期間，借著錄課的機會，我聽了很多的市級，校級的公開棵，還有理科實驗班的課。在這些課堂上，讓我看到教學改革正在悄然進行，有意識的老師正在努力體會“以學生為主體”的課堂模式。學生的創造也逐步成為教師追求的教學效果。其次，這里的老師也都在適應著多媒體教學，信息化教學，使得課堂更加生動，資源更加豐富，學生獲取學習資源的渠道也就更多。盡管，這種教學理念、教學模式的推廣仍然有很長的路，但似乎也并不遙遠，相信，這股改革的浪潮會給教育領域帶來很大的沖擊。 三、實際工作經驗 在上面，是我在這所學校感受最深刻，也是認為最有意義的收獲。實際工作經驗上，由于在指導老師的指導下，也獲取了許多。 在班主任工作上，我認識到了一個老師的表率作用是很大的，學生時刻看老師，作為一個老師，應該從自己嚴格要求，