目录1.总体方案的设计与选择.......................................... - 1 -1.1 数字温度计的设计标准与要求.............................. - 1 -1.2 系统基本方案............................................ - 1 -1.3 各模块基本功能与设计方案选择与论证...................... - 1 -1.3.1 温度采集模块的设计与论证........................... - 1 -1.3.2 信号转换模块的设计与方案选择....................... - 3 -1.3.3 显示模块的设计与方案选择........................... - 4 -2. 硬件电路设计................................................. - 6 -2.1 温度采集模块的硬件设计.................................. - 6 -2.2 信号转换模块硬件电路设计................................ - 7 -2.3 显示模块设计电路图...................................... - 8 -2.4 电路中相关参数设定...................................... - 8 -3. 电路仿真......................................... 错误!未定义书签。
3.1 仿真软件简介................................ 错误!未定义书签。
3.2 仿真分析................................... 错误!未定义书签。
4 电路的安装与调试.............................................. - 9 -5 误差分析...................................................... - 9 -6 实物照片.......................................... 错误!未定义书签。
7.心得体会..................................................... - 11 -1.总体方案的设计与选择1.1 数字温度计的设计标准与要求1、设计温度测量电路；2、测量范围为0℃～100℃；3、制作并调试所设计电路；4、掌握数字电路的设计及调试方法；1.2 系统基本方案根据系统要求，本次设计可分为三个模块，分别为以18B20为传感器的温度检测模块，以AT89S52的转换模块和以共阴数码管的显示模块。
具体框图如图1—1所示：图1-1 总体结构图1.3各模块基本功能与设计方案选择与论证1.3.1 温度采集模块的设计与论证温度传感器是通过物体随温度变化而改变某种特性来间接测量的。
不少材料、元件的特性都随温度的变化而变化，所以能作温度传感器的材料相当多。
温度传感器随温度而引起物理参数变化的有：膨胀、电阻、电容、而电动势、磁性能、频率、光学特性及热噪声等等。
方案一：采用二极管做温度传感器晶体二极管或三极管的PN结的结电压是随温度而变化的。
例如硅管的PN 结的结电压在温度每升高1℃时，下降-2mV，利用这种特性，一般可以直接采用二极管（如玻璃封装的开关二极管1N4148）或采用硅三极管（可将集电极和基极短接）接成二极管来做PN结温度传感器。
这种传感器有较好的线性，尺寸小，其热时间常数为0.2—2秒，灵敏度高。
测温范围为-50—+150℃。
典型的温度曲线如图1所示。
同型号的二极管或三极管特性不完全相同，因此它们的互换性较差。
方案二：用可编程器件DS18B20做温度传感器DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的1－Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。
因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。
DS18B20产品的特点（1）、只要求一个端口即可实现通信。
（2）、在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。
（3）、实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。
（4）、测量温度范围在－55。
C到＋125。
C之间。
（5）、数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。
（6）、内部有温度上、下限告警设置。
但是18B20需要单片机软件控制，与本次设计要求不符。
方案三：用LM35做温度传感器LM35是一种得到广泛使用的温度传感器。
由于它采用内部补偿，所以输出可以从0℃开始。
在上述电压范围以内，芯片从电源吸收的电流几乎是不变的（约50μA），所以芯片自身几乎没有散热的问题。
这么小的电流也使得该芯片在某些应用中特别适合，比如在电池供电的场合中，输出可以由第三个引脚取出，根本无需校准。
在使用单一电源时，LM35的一个缺点是无法指示低至零度的温度。
据称利用LM35可测出20mV的电压，这一值相当于2℃（一些情况下甚至可测出0～2mV的电压！），但要指示零度或更低的温度时，最好还是再提供一个负电源和一只下拉电阻。
通过比较和对本次设计要求的的考虑，决定采用方案三以LM35作温度传感器。
1.3.2 信号转换模块的设计与方案选择数字电子计算机所处理和传送的都是不连续的数字信号，而实际中遇到的大都是连续变化的模拟量，模拟量经传感器转换成电信号的模拟量后，需经模/数转换变成数字信号才可输入到数字系统中进行处理和控制，因而作为把模拟电量转换成数字量输出的接口电路-A/D转换器是现实世界中模拟信号向数字信号的桥梁，是电子技术发展的关键和瓶所在。
方案一：用可编程器件A/D做转换器如果利用ADC0801进行一次A/D转换，其工作过程为：先由外电路给片选端输入一个低电平，选中此芯片使之进入工作状态，此时输出为高电平，表示转换没有完成，芯片输出为高阻态。
和为高电平时芯片不工作。
当外电路给端输入一个低电平时启动芯片，正式开始A/D转换。
转换完成后，输出为低电平，允许外电路取走～数据，此时外电路使和为高电平，A/D转换停止。
外电路取走～数据后，使为低电平，表示数据已取走。
若要再进行一次A/D转换，则重复上述控制转换过程。
图1-2为ADC0801的应用电路图：图1-2 ADC0801的应用接线图方案二：采用ICL7107做转换器ICL7107是高性能，低功耗的三维半A/D转换电路。
它包含有段译码器，显示驱动器，参考源和时钟系统。
可直接驱动发光二极管（LED）。
ICL7107将高精度、通用性很好的结合在一起，有低于10μV的自动效零功能，零漂小于1μV/°C。
主要特点：(1)保证零电平输入时，各两量程的读值均为零(2)很低的噪声(3)差动输入和差动参考源，直接LED显示驱动(4)不需外接有源电路(5)低功耗管脚排列如图：图1-3 ICL7107引脚图通过比较和对本次设计要求的考量，最终决定采用方案二进行设计。
1.3.3 显示模块的设计与方案选择通过转换模块对模拟量的转换，使显示模块接收到的是数字量，现实更精确简单。
方案一：采用液晶显示液晶显示器(lcd)是现在非常普遍的显示器。
它具有体积小、重量轻、省电、辐射低、易于携带等优点。
液晶显示器（lcd）的原理与阴极射线管显示器（crt）大不相同。
lcd是基于液晶电光效应的显示器件。
包括段显示方式的字符段显示器件；矩阵显示方式的字符、图形、图像显示器件；矩阵显示方式的大屏幕液晶投影电视液晶屏等。
液晶显示器的工作原理是利用液晶的物理特性，在通电时导通，使液晶排列变得有秩序，使光线容易通过；不通电时，排列则变得混乱，阻止光线通过。
也仅显示虽然方便，但是显示亮度不够，比较模糊，而且需要软件对其进行驱动，与本次课设的用以相违背。
方案二：采用LED数码管进行显示LED数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，以共阴式为例，如把阴极接地，在相应段的阳极接上正电源，该段即会发光。
当然，LED的电流通常较小，一般均需在回路中接上限流电阻。
假如我们将"b"和"c"段接上正电源，其它端接地或悬空，那么"b"和"c"段发光，此时，数码管显示将显示数字“1”。
而将"a"、"b"、"d"、"e"和"g"段都接上正电源，其它引脚悬空，此时数码管将显示“2”。
数码管不仅价格便宜而且容易驱动，亮度好且比较稳定。
其管脚图如图1-4所示：图1-4 数码管引脚图通过比较，本次设计采用方案二进行显示模块的设计。
2. 硬件电路设计2.1 温度采集模块的硬件设计本次设计采用LM35作为温度传感器，LM35是NS公司生产的集成电路温度传感器系列产品之一，它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。
LM35是一种内部电路已去噪校准放大的集成温度传感器，其输出电压与摄氏温度成正比，输出端电压信号基本满足本设计的需求。
转换公式如式：0°C 时输出为0V，每升高1°，输出电压增加10mV。
其电源供应模式有单电源与正负双电源两种.正负双电源的供电模式可提供负温度的量测；在静止温度中自热效应低(0.08℃)，单电源模式在25°C下静止电流约50μA，工作电压较宽，可在4—20V的供电电压范围内正常工作非常省电。
本次设计的温度检测模块硬件图如图2-1所示：图2-1 温度检测模块图2.2 信号转换模块硬件电路设计本次设计采用三位半LED显示A/D转换器ICL7107，此集成芯片内部包含有数码管的驱动电路，此次选用ICL最典型的应用电路，设计图如图2-2所示：图2-2 ICL7107应用电路图2.3 显示模块设计电路图本次设计采用气味数码管进行显示，ICL7107中已包含数码管驱动电路，所以数码管只需与ICL7107的输出端对应连接即可，设计图如图2-3所示：图2-3 数码管电路2.4 电路中相关参数设定该电路的阀值电压Ut 为：Vcc R R R ut *)43(4+=当Uo<Ut 时，Uo=Uol;当Uo>Ut 时，Uo=UoH ；电路只有一个阀值电压，故为单限比较器。
Uo 的高低电平决定与集成运放输出电压的最小值和最大值。
如果输入电压VA 与某一个固定不变的电压VB 相比较，如图3(a)所示。