文档介绍：2010年重庆市第三届中等职业学校电子技能竞赛考题(学生组)
考题名称:数字温度计
完成时间:4小时
目录
一、电路说明部分
二、考题答卷部分
30分
25分
30分
三、电路设计软件Portel DXP 2004应用部分
15分
备注:请参赛选手仔细审题后,再开始组装。
考号:
工位号:
一、电路说明部分
1、1 原理简介
1、产品功能
环境温度与我们生活息息相关,温度高了会感觉热,温度低了会感觉冷,那么我们怎样知道环境中的温度究竟是多少摄氏度呢?这里给大家介绍一个数字测温电路,电路通电后LED显示实时温度测量值,温度计的温度测量范围为0~℃。该电路不仅可以显示实时测量温度值,还可以通过按键选择温度计的报警值,当温度高于某个设定温度时(40℃/50℃/60℃),温度计告警指示灯点亮。
2、电路组成及原理分析
数字温度计主要由:温度检测电路、信号放大电路、V/F变换电路、频率测量电路、超温告警电路和电源电路所组成,电路组成方框见图1,电路原理图见图2,PCB板图见图3,4
图1
温度检测电路:温度检测电路主要由并联式稳压器、电桥和差分放大器组成,由U4构成的并联式稳压电源,,电桥由R30/R31/R44和PT100组成,RP4用于电路调试,在电路调试过程中通过调节RP4来模拟PT100的温度变化,方便电路调试,电桥输出的差分电压V=*(RPT100/(R30+ RPT100)-R44/(R31+R44)),该信号通过R10和R11送入由U7B组成的差分放大器进行前级放大。
信号放大电路:由U7A、PR6、R12、R13和R45组成的同相比例运算放大器,主要有2个作用,其一是用于将上一级的信号进行同相放大,其二是调整因元件参数偏差引起的测量误差。调节RP6可改变其放大倍数,RP6也可称为量程电位器,℃,根据表1可查出当温度为100℃时,,根据电桥失衡后的输出电压计数公式可知,当环境温度为100℃时,差分输出电压为70mV,为了显示和控制方便这里我将信号调理为标准的10mV/℃。调节RP6可改变放大器的放大倍数,当测量温度为100℃时,我们通过调整RP6使TP-,由于PT100铂热电阻是线性的,当测量温度为50℃时,TP-A点电压
。
V/F变换电路:V/F变换电路主要由U1和其少量外围器件组成的电压频率转换电路。这里V/F变换器的作用是把TP-A点的电压输出为对应的频率值,在显示计数这块,计数器最大计数量为999,TP-A点的温度信号为10mV/℃,℃即999mV,电压每增加1mV,单位时间内计数器的值要增加1。V/F变换器的输出频率fo=((R6+RP2)/*R2*R5*C13)*Vin ,RP2为量程调节电位器,RP3为零点迁移电位器。
计数译码显示电路:V/F完成了A/D的转换,接下来就需要计数器的配合了,即在规定时间内对V/F转换器的输出脉冲进行计数,计数值表示了V/F转换器所输入的模拟电压大小。计数器选用CD4553,它是三位十进制(BCD码输出)计数器,译码器选用CD4511,它设有锁存器、七段显示译码器和输出驱动电路,显示选用3只七段LED数码管。
门控电路:采用V/F转换器进行A/D转换,就应该对V/F转换器输出的频率在固定时间内进行计数,。,为了配合CD4553计数,固定时间计时由CD4060组成的计时电路来完成,CD4060它是一个14位的二进制计数器/分配器/振荡器,,然后再经过14级分频后,得到一个2Hz占空比相等的脉冲信号。,。CD4553的DIS为计数允许控制端,高电平禁止计数,低电平允许计数;LE为锁存控制端,高电平时寄存器内容保持不变,低电平时计数值送入寄存器;MR为计数器复位端,高电平复位,复位仅对计数值进行复位,对寄存器值没有影响。根据这个控制逻辑我们将门控信号直接送入LE,然后经过倒相后送入DIS端,在LE端接入RC电路对计数器定时清零。当门控信号为高电平时,计数器允许计数,当门控电路变化为低电平时,计数器禁止计数,同时LE为低电平,计数值锁存到寄存器中;当门控信号再次由低电平转换为高电平时,门控信号上