一、设计任务1.1设计并制作一个数字温度计。

1.2设计要求（1）基本要求温度范围：0～70°C准确度：±2°C分辨率：0.1°C显示方式：四位LED数码显示（2)发挥部分提高测量精度:<±1°C四位LCD（液晶）显示二、方案设计1、方案论证与设计由于电路主要实现的是温度的测量而且要用LED显示，所以第一步需要做的是要找到一个温度传感器，将温度的变化转变为电流或者电压的变化。

我们采用的是AD590，AD590的输出比例因子为1μA/K，为了在接下来的电路里测量和显示的方便，我们将电流的变化转换为电压的变化，即1MV/K。

接下来需要做的是是将绝对温度转换为摄氏温度，故需要使用加法的运算电路，即产生一个-273MV左右的电压，所以我们采用了LM385，它的稳压值为1,2V，为了产生-273MV的电压值可以采用电位器来调节分压。

由于电路的输出值比较小而且是负值所以还需要再加一级反向放大电路，我们放大了10倍。

接着就是ICL7107，他是一个集AD转换和数码管驱动显示的芯片。

在使用的时候首先需要选择它的量程，由于温度计的要求是测量0~70°C而且我们也进行了十倍的放大所以输入ICL7107的电压最大为700MV所以不可以使用200MV的量程。

在选择了2V的量程之后其余的原件参数也就基本确定了，最后是显示部分我们采用的是共阳极数码管显示，原件的接入按照ICL7107的引脚对应接入。

本设计主要分为两部分：模拟部分和数字部分。

而模拟部分又大体可分为电源电路、测温电路、放大电路；而数字部分又可分为AD采样电路译码电路、驱动电路和显示电路。

在放大的过程中，为了使误差尽量的小我们采用了OP07。

系统原理图如下：2、主要电路设计与参数计算2.1 电路说明系统整体电路包括，温度采集电路、稳压电路、信号处理与放大电路、AD 转换电路、译码电路、驱动电路和显示电路。

其中温度采集电路的主体是围绕温度传感器AD590设计的；信号处理与放大电路主要由运放OP07与稳压管LM385组成；而AD转换电路、译码电路、驱动电路则由ICL7107与搭配一些外围电路共同实现的；显示电路则由三位半共阳极七段LED数码管构成。

2.2电路图在实物连接之前我们用multisim对电源部分进行了仿真，当时是按照学习电源的思路进行设计输出+5V电源电路如图：之后了解到实验室提供的稳压芯片是7805和7905之后，对电源进行了再次的仿真，电路图输出如下：输出为：对于ICL7107的使用，我们采用了微机原理与接口中所学的仿真软件proteus 进行了仿真。

电路图和输出结果如下：VBUFF 28CAZ 29VIN+31VIN-30ACOM 32VINT 27CREF+34CREF-33VREF+36VREF-35V+1V-26D12C13B14A15F16G17E18D29C210B211A212F213G225E214D315B316C324A323F317G322E318AB419POL 20GND21OSC140OSC239OSC338TEST 37U1TC7107C10.1uFC20.47uF C30.1nFR147kC40.22uFR3100k V21.999V-5vR21MU1(VREF+)U1(VREF+)V=1RV11kVolts+0.242.3各单元电路介绍及原件参数的计算2.3.1温度电压变换电路：AD590是一种电流型二端集成温度传感器，其输出电流正比与绝对温度，转换当量为1uA/K 。

如果它再串接一个电阻，这可以将电流量转换为电阻两端的电压，实现温度电压转换。

为了消除负载变化对输出电压的影响，我们接了一个电压跟随器，所以Vo1=R ×K 数×1uA/K; 这里我们为了得到mV/K,我们取R=1K Ώ。

这个单元的电路图如下：2.3.2稳压管稳压电路LM385-1.2工作电流范围为15μA ~ 20mA ，在这个范围内器件的反向特性曲线是线性的，所以R5取20K满足条件。

为了由稳压管的1.2V得到273mv，所接电阻为16.98K，273mv由5.1K两端得到，所以电路图如下：2.3.3 K/C变换电路：因为AD590的温控电流值是对应绝对温度K，而在温控中需要采用摄氏温度，所以需要利用运放组成加法器实现这一转换，且两个信号从运放同一个端口输入可以抑制共模增量，3.3K则是3个10K的电阻并联计算所得。

所以此模块电路如下：2.3.4输出正负转换电路：因为K/C电路的输出VO2是负值，而我们输入7107的应该是正值，所以我们需要使用运放做一个反相器实现VO2反向，同时由于转换电压比较小我们对VO2的输出进行了10倍的放大。

所以电路图如下：2.3.5 7107A/D驱动及数码管显示ICL7107是一高性能，低功耗带7段译码和驱动的3位半A/D转换器。

因为我们输出VO3经过10倍放大，所以使用7107的2V的量程，所以外围器件的参数随即可以确定。

通过查阅7107的pdf资料，在LED的显示部分为了保护二极管我们串联了200的限流电阻。

我们得如下电路图：2.3.6 5V稳压电源的产生电路图中变压器是220V~9V的，通过硅整流器，然后通过查阅稳压管的7805和7905的资料得到了并联电容的大致范围，电路如图：三、调试步骤在按照PCB板的连线连接电路之后，我们开始了对电路的调试。

刚开始我们并没有将ICL7107和OP07接入电路，我们首先开始了对电源部分的测试，但是我们发现+5V的电源输出是正确的而—5V出的电压却为零。

为了查出错误，我们首先拿万用表测量变压器的输出，在确认了变压器的输出是正确之后我们们开始检查硅整流管，输出也是正确的。

所以我们确认电路是在电容处出现错误了，最后通过仔细查找发现我们却少了一根线。

在连接好线之后我们又检查了OP07的电源和ICL7107的电源和地在确认无误后我们将芯片插上，数码管上开始显示。

但是数码管现实的和实际温度有一定的误差所以我们开始了对三个运放的调节。

首先我们先测量了从AD590输入的电压值的大小，这个值可以说是和理论值差不多大，所以误差可能是在加法运算电路和放大电路处产生的，我们检查了放大电路放大的倍数也近似是10倍的关系，所以误差就是加法运算电路，我们通过调节—273MV处的电压使得运放的输出刚好等于绝对温度减去273转换为摄氏温度。

之后我们又测量了几组温度通过反复调节我们保证了电路前半部分的正确性，之后开始调节ICL7107的线性度，通过对低温、室温、高温的测量我们调节了35号和36号引进脚趾间的电压来改变芯片的线性度使得误差最小。

在调试过程中我认为有几点很重要，第一就是在通电之前一定仔细的对电路进行检查，尤其是电源部分。

第二就是在出现了错误之后一定要静下心来利用万用表进行测量和理论值进行比对，这样就会慢慢的发现错误。

第三是在连接电路当中地线是很重要的，有模拟地和数字地一定要共地。

同时在设计的过程中有误差是难免的这也就要求我们必须对电路中的器件可能要进行不断地调整，不断改变进行测量。

四、测试数据及实验结果五、此次课程设计的收获和体会通过这10天左右的实习，我们从刚开始接触到这个课题，到慢慢的有了清晰的思路，我们先是对电路进行了仿真。

在确认了原理正确之后，我们先在面包板上进行搭线。

之后我们开始在altium designer中进行原理图的绘制，之后生成PCB 板，进行布线，然后是热转印，腐蚀，打孔，焊接原件，调试电路。

伴随着这一流程的进行我们也基本上掌握了电子设计的一般步骤。

在这十多天时间里，我认为最重要的就是坚持。

在这期间肯定会遇到各种各样的问题，有时也会变得很烦躁，但是做设计就必须在错误里总结，同时随时要保持清醒的头脑，不要害怕错误，但也要避免以后犯同样的错误。

当然同一个组的三个同学必须团结一致，各有分工，但又必须对其他同学的工作有所了解。

作为一名自动化专业学生，掌握一门或几门制图软件同样是必不可少的，本次课程设计要求用multisim绘制电路图，虽然过去从很少在具体设计中应用过它，但在设计的过程中带着问题去学我发现效率很高，当初在学习理论知识单单是为了学而学，这样效率当然不会高。

边学边用这样才会提高效率，这是我做本次课程设计的一大收获。

但是由于水平及经验有限，也出现一些有错误，经过老师的细致的讲解是我发现发现并改正自己的错误，再此也要感谢老师的辛勤教育。

我认为这样的实习是很有必要的，通过这十多天的实习，我们了解到了很多实践的东西，我们将课上的理论知识应用于设计当中，从而深化了对知识的了解，所以通过这一次实习，总体来说在本次设计的过程中，我收获了很多，同时也发现不少的问题，虽然以前做过这样的电路设计但这次设计真的让我长进了很多，也让我真真正正的意识到，在以后的学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，这就是我在这次课程设计中的最大收获。

六、结论6.1本方案实现的功能首先，我们的方案已经满足了设计的基本要求，分辨率达到0.1度，也满足了要求的测量精度，数码管稳定显示当前温度！6.2本方案存在的问题及还需改进的地方温度测量过程中我们会发现，数码管的小数位显示数字与温度计读数会有一些误差，且在不同的温度点误差不一样，或大或小，这是我们存在的问题，也是值得改进的地方。

我相信通过调节平衡额模块之间的误差，不断调节芯片的线性度，这个问题一定能降到最低！6.3功能扩展通过这次课程设计我了解到为了扩展该电路的功能，比如说可以采用液晶显示这个需要学习单片机的基本编程同时要查找字符编码，并且写入到单片机中。

但是对于此电路我认为最好的功能扩展可能是温度控制，在做模电实验的时候我们可以在VO3的位置处接一个电压比较器通过比较器的输出高低电平来对温度进行控制这样可以使用单片机来进行操作。

所以如果想对功能做进一步的扩展就必须先学习单片机，七、小组成员及分工介绍我们小组主要有三个人组成，崔超主要负责的是电路设计和PCB板的设计制作，姜志远主要负责电路的连接和电路检查，陈森林主要负责钻孔和焊接电路板。

当然我们的分工也不是没有交叉，基本上每一个环节都有三个成员的共同参与，三人协调合作完成。

八、实物电路PCB板连线实物正面实物反面附录：1、温度传感器AD590AD590是一种二端集成温度传感器，其输出电流正比与绝对温度。

AD590主要参数如表1，管脚排列和电流/电压转换电路如图2所示。

25°C 时输出 输出比例因子25°C 时精度 温度范围°C 电源电压V298.2μA 1μA/K ±1～0.5μA -55~+150°C +4~30V－ ＋ BOTTOM VIEWAD5901mV/ K 5V1KAD590 图2 AD590管脚排列和I-V 电路can2、集成运放OP07OP07 具有很低的失调电压100～25μV ，低的温度漂0.625μV/℃和高的稳定性1μV/Month 。