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数字温度计的设计与制作任务书

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13

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数字温度计的设计与制作任务书
任务单
数字温度计的设计与制作
班 级
电子电气12-1
姓 名
邹亿彬
一、项目描述
医疗器械设计公司承接某电子产品设计开发任务：针对传感技术初学者设计一款数字显示温度计通过数字温度计的设计和制作过程，了解温度传感器的感温原理，温度测量系统的组成以及温度检测电路的工作原理，同时设计涉及到其他外围电路的应用，可进一步巩固电路分析等基础课程知识。按温度检测系统的开发流程，设计相应的硬件电路，完成该电子产品的安装、系统调试，实现产品功能,并满足相应的技术指标，正确填写设计方案、测试报告等相关技术文件.
二、项目工作要求
（一)设计要求
基本部分：（必做）
1、合理选用温度传感器，组成温度检测电路
2、设计基于普通二极管温度传感器信号转换与放大电路
3、温度传感器电路与自制数字电压表组成数字温度计
拓展部分：(选做）
采用不同类型温度传感器进行设计(如热敏电阻、热电偶等）
（二)设计与制作任务
1、数字温度计检测系统设计：项目分析、设计方案制定、原理图设计、PCB设计、(程序设计）
2、数字温度计检测系统制作：PCB制作、元器件筛选与成型、焊装
3、数字温度计检测系统调试:测试方案制定、仪表选用、产品调试、调试报告.
4、数字温度计检测作品展示与评价:数字温度计成品、项目完成情况汇报的ppt、评价表
三、项目训练目标
通过数字温度计检测系统设计与制作项目的学习，掌握传感器温度检测电路设计、装配、调试和检修的方法:
1、通过查阅资料,能分析数字温度计检测系统的功能与技术要求，确定数字温度计检测系统的基本结构；
2、能根据要求进行元器件合理选用;
3、能根据时间要求和小组人员实际情况,合理分配工作任务，制订实施计划；
4、能合理制定设计方案和调试程序结构;
5、会合理设计传感器检测、显示及调整电路；
6、能根据电路原理图完成印制电路板（PCB)图的设计，并按PCB制作工艺流程完成PCB的制作；
7、能进行数字温度计的调试;
8、掌握本项目安全操作的相关知识和要求，养成文明生产的习惯,提高环保意识；
9、能整理设计文档,编写电子秤测量系统使用说明书；
10、项目组制作项目完成情况汇报的ppt，由一名学生代表项目组进行汇报
四、任务时间分配
任 务
时 间
数字温度计测温系统
项目描述

项目资讯

原理图设计

决策计划

过程实施

PCB制作

元器件筛选与成型和焊装

测试方案制定、产品调试

调试报告

作品展示与评价

五、任务实施说明
1、本项目以真实产品为载体，按照项目驱动教学方式现场教学;
2、学生按3－5人为一个学习小组;
3、以小组为单位在老师指导下共同完成工作任务；
4、参考资料以网上查找为主；
5、注意保存过程资料，及时整理成档，按时上交作品，即：声光控控制系统设计与调试报告、声光控开关成品、PPT汇报材料及作业。

数字温度计的设计与制作引导文
任务名称:数字温度计的设计与制作
学习小组：
姓名:邹亿彬
日期:
【一、明确任务目的】
1、项目任务：
通过温度传感器的学习，要求学生能够做到：
（1）会分析温度传感器测温原理。
（2)会分析和设计温度测量电路。
（3）能分析设计温度数模转换和译码显示电路。
（4)能根据电子温度计要求精度设计温度测量电路元件参数。
（5）能根据设计电路制作PCB板和进行焊接。
(6)具有环境保护意识；具有良好的职业道德，做到安全文明生产。
（7）能够进行独立学习、团队协作,具备自信心、社会责任心。
2、已具备资料
(1）任务书：数字温度计设计与制作任务书
(2）万能制作板
（3）教材、学习资料、PPT课件
（4）引导文、项目评价表、项目操作规范考核要求与评价标准
(5）电工安全操作技术标准规范
【二、项目资讯】
1、 数字温度计的结构组成，并画出文字和温度测量系统框图。
答：系统由温度传感器，测温电路，放大电路，数模转换电路,4位温度数据显示电路以及外围电源、电阻、电容组成。
模拟采样转换为电信号

显 示 系 统
译码电路
转换编码
信号放大

2、分析数字温度计测温系统各部分的功能.
答:温度传感器将外界的温度转化成电信号，放大电路将传来的信号进行放大，然后编码电路将模拟电信号进行编码，译码电路将编码信号翻译出来送给显示电路，显示电路显示温度。

3、温度传感器的分类和选用,工作原理的分析。
答：温度传感器有四种主要类型：热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器(RTD)和IC温度传感器.IC温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种类型。热电偶应用很广泛，因为它们非常坚固而且不太贵.热电偶有多种类型，它们覆盖非常宽的温度范围,从？C200℃到2000℃.它们的特点是：低灵敏度、低稳定性、中等精度、响应速度慢、高温下容易老化和有漂移，以及非线性。另外，热电偶需要外部参考端。RTD精度极高且具有中等线性度.它们特别稳定，并有许多种配置.但它们的最高工作温度只能达到400℃左右。它们也有很大的TC，且价格昂贵(是热电偶的4～10倍），并且需要一个外部参考源。模拟输出IC温度传感器具有很高的线性度 （如果配合一个模数转换器或ADC可产生数字输出)、低成本、高精度（大约1%）、小尺寸和高分辨率.它们的不足之处在于温度范围有限(?C55℃～＋150℃），并且需要一个外部参考源。数字输出IC温度传感器带有一个内置参考源，它们的响应速度也相当慢（100 ms数量级)。虽然它们固有地会自身发热，但可以采用自动关闭和单次转换模式使其在需要测量之前将IC设置为低功耗状态，从而将自身发热降到最低。与热敏电阻、RTD和热电偶传感器相比,IC温度传感器具有很高的线性，低系统成本，集成复杂的功能，能够提供一个数字输出，并能够在一个相当有用的范围内进行温度测量.

4、数模转换元件及译码显示器件的选型,分析其主要工作原理。
答： MC14433是单片CMOS3 位双积分型A/D转换器,该A/D转换器转换精度高,达±005％±1字;转换速率为2～25次/秒；输入阻抗大于1000MΩ；外围元件少，电路结构简单；量程为1.999V和199。9mV两挡；输出8421BCD代码,经译码后实现LED动态扫描显示.MC14433的第2脚为外接基准电压Vref输入端;第3脚为被测电压Vin输入端；第1脚为模拟地，此端为高阻输入端，是被测电压和基准电压的地；第{15｝脚为过量程输出标志端OR,平时OR为高电平,当|Vin|>Vref即超过量程时,OR为低电平。被测电压Vin与基准电压Vref成下列比例关系（当小数点定位于4个LED数码管的十位数时)

5、设计并分析传感器测温电路?
答：传感器将外界温度采样，变成电信号，在由放大电路将微弱的电信号放大.然后送给数模转换进行转换.

6、设计测温显示用数字电压表的主要电路组成，画出组成方框图？
答：系统由温度传感器，测温电路，放大电路，电压表电路，4位温度数据显示电路以及外围电源、电阻、电容组成。
模拟采样转换为电信号

电压表显示
信号放大

7、预设计数字温度计的测量参数，如测量精度、温度测量范围等。
答:在A/D转换电路这部分电路里面，主要就是用MC14433集成A/D转换器,.如图4中R1、R1/C1、C01、C02、CLKI、CLKO分别为构成积分器、自动调零补偿电路及改变电路时钟频率电路。这里用的是常用的参数，时钟频率是66KHz，UI，UAG则为输入信号的两极，UR为参照电压，即A/D转换最大电压，能过对UAG与UR的调节，可以将传感器输出的电压信号正确地从零开始线性增加,这也是本电路设计的核心部分，通过这个设置，还可以扩大数字温度计的适用范围，对显示部分电路稍作修改就可以对开尔文温度直接显示，只是精度有改变了.D1 稳压管是为确保输入的电压不超过A/D转换器的转换范围。另外，芯片工作采用的是双电压工作的。

8、主选温度传感器测温采用什么原理?
答：通过电阻值的变化来传递电信号的.

9、主选温度传感器精度精确到多少？
答：—50度到一百度左右。

10、怎样进行冰点0℃和沸点100℃校准？
答：将传感器放入0℃的冰水里和100℃的开水里进行测试.

11、电路连接完成后,译码显示数值应为多少?
答：应该是0.

12、温度的正负值怎样进行显示?
答：将第一个数码管作为正负的标志.

13、小数点怎样进行显示？
答：直接连接电源或者地。

14、数码管显示亮度怎样进行控制?
答：对七段数码管的电阻进行调节和选用。

【三、项目计划、决策】
1、制定数字温度计设计与制作的方案，制定项目计划单。

2、设计温度测量电路。

3、设计温度数模显示电路。

4、设计译码显示电路.

【四、项目实施】
1、在电脑上画出数字温度计电路.

2、在电脑上画出数字温度计的元件布置图。

3、在电脑上画出数字温度计的安装接线图。

【五、检查评估】
1、自我评价

个人签字： 日期：

2、组长评价

组长签字： 日期：
3、教师评价

教师签字： 日期:
4、完成工作台自动往返控制线路技术文档。成品上交资料备注
项目名称

上交资料名称

【六、总结与提高】
请总结你在整个任务完成过程中做得好的是什么？还有什么不足？有何打算？

你在整个任务完成过 程中出现了哪些问题？你是如何解决的？你还有什么问题不能解决?

项目完成人签字：　　　　　　　　　　　　　　日期：　　年　　月　　日

指导老师签字：　　　　　　　　　　　　　　　日期：　　年　　月　　日