文档介绍：课程设计题目:数字温度计一、实验任务根据模拟热敏电阻的典型特性(如下表)设计并制作一个数字温度计,其中热敏电阻采用电位器进行模拟。热敏电阻的典型特性如下表所示:温度/℃-18-8516253346556680电阻/)基本要求1、模拟电压测量:在16~55℃范围内测量输出直流电压误差小于1℃。2、数字显示温度值:在-18~80℃范围内测量误差小于1℃。B)提高要求3、自动刷新温度的显示值。二、实验原理简要说明数字式温度计的原理框图如下图所示:按功能可将其分成三部分::将代表温度变化的物理量电阻转换为可供显示的物理量电压。实验中热敏电阻Rt用实验平台上的电位器代替。:将电阻与温度的非线性特性通过放大和校正电路变为电压随温度线性变化的特性。3、在实验要求中测量负温度时要用到。:将线性校正电路的输出电压信号送至模数转换电路,转换成数字信号,去驱动显示电路,显示出被测温度值。注意模数变换以后显示的数字不再是电压值,而是这个电压所对应的温度值。三、实验电路模块设计1、电阻电压转换电路一个热敏电阻的阻值-温度模型为指数模型,但是在此次实验中若采用指数模型进行拟合,实验误差太大,达不到实验任务的要求。因此考虑先将温度位于中间的几个点按照双曲线函数进行拟合,得到 T=-++ 依据此模型,在温度为16°-55°°,完全能够满足实验要求,而在高低温区段可以加入线性补偿。在得到拟合函数以后,依照如上所示的原理图可以得到如下实验设计温度/℃-18-8516253346556680电阻/----,在16~55度时测量得到的电压值非常接近于仿真值,而在高温、低温情况下误差较大。实际得到结果与仿真结果误差分析如下:1)来源于实际电阻的阻值误差。2)实际的运放并不理想,虚短虚断性质不完全成立。3)测量中电路受到导线电阻,面包板内部结构材质影响。2、线性校正电路在电路设计中,根据实际的曲线偏离预想值得方向不同,存在不同的修正方案,在本次实验中,前述仿真结果可知,在高温区段,预期值低于实际值,而在低温区段,预期值高于实际值。因而可以得到如下的设计电路: 在实际实验中将V1,,使得最终的输出温度值满足了实验要求。得到的电压实际测量结果如下:由实验数据可知,在16-55°时,阻压转换电路输出电压经过线性校正电路之后基本不发生变化,而低温电压、高温电压分别被负、正向校正。同时,实验测量值与仿真值存在差别,主要来源于以下方面:1)实际运放非理想运放,采用虚短虚断模型建模时存在误差;2)电阻实际阻值与标称值的误差。但是整体来说,此部分电路的性能满足于实验设计的预期性能。温度/℃-18-8516253346556680电阻/----、精密整流电路在数字温度计的设计之中,由于温度存在负值,因此设计精密检波电路用来对输出结果取绝对值,同时为了辨别实际温度的符号,使用一个发光二极管用来显示实际温度的符号。实验中用到的精密检波电路的原理图如下:当输入电压为正时,二极管反向截止,上方运放的同相输入端电压与输入电压相同,因此回路中均无电流,输出电压即为输入电压;而当输入电压为负时,二极管正向导通,下方运放的反相输入端电压为0,因此由R1=R2输出电压即为输入电压的相反数,即实现了对输入电压取绝对值的作用。温度/℃-18-8516253346556680电阻/.- 可以明显看出,精密检波电路实现了对线性校正电路输出电压值取绝对值的功能,且误差极小。误差来源主要在:实际运放非理想运放,采用虚短虚断模型建模时存在误差;电阻实际阻值与标称值的误差,而这也恰好说明了输入电压