發布時間：2014-07-17所屬分類：計算機職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：靜態驅動也稱直流驅動。它是指在顯示時段內對組成字形的發光二極管保持恒定地的導通或截止。靜態驅動的優點是程序操作簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O 端口多，硬件電路的復雜性。CPU 送出字形碼后可以不再管理。 關鍵詞：數字溫度計, LM35 ICL7107,
摘要：靜態驅動也稱直流驅動。它是指在顯示時段內對組成字形的發光二極管保持恒定地的導通或截止。靜態驅動的優點是程序操作簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O 端口多，硬件電路的復雜性。CPU 送出字形碼后可以不再管理。
關鍵詞：數字溫度計, LM35 ICL7107,科技與生活
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1 設計方案選擇
1.1 方案一
可以采用溫度傳感器DS18B20，在單片機溫度檢測應用電路設計中，大多都是使用DS18B20 溫度傳感器，而且它可以直接讀取被測非電量溫度值，進行轉換，達到設計要求。數字溫度計由DS18B20 傳感器、時鐘振蕩電路、單片機、LED 顯示電路、單片機復位電路等電路組成。原理框圖如圖1 所示。
1.2 方案二
通過溫度傳感器LM35 采集到溫度信號，經過整形電路送到A/D 轉換器，然后通過譯碼器驅動數碼管顯示溫度。
數字溫度計工作原理及設計
溫度是日常生活、工業、醫學、環境保護、化工、石油等領域最常遇到的一個物理量。測量溫度的基本方法是使用溫度計直接讀取溫度。本次我們設計的數字顯示溫度計可以直接測量溫度，得到溫度的數字值，既簡單方便，又直觀準確。
1.3 方案比較
以上兩種方案第一種方案電路設計上比較簡單對于溫度顯示計的設計上也可以添加例如溫度臨界點報警功能，但是使用單片機進行硬件電路焊接后，還必須軟件編程再進行調試。后續工作繁多。因此此設計選擇第二種方案。雖電路復雜點但通過找資料、電路設計、硬件電路焊接后就可以實現溫度測量。
2 系統設計總體思路及工作原理
2.1 系統設計總體思路
本設計模塊劃分為溫度采集電路、A/D 轉換電路、譯碼驅動電路、溫度顯示電路構成。ICL7107 芯片是由A/D 轉換和譯碼器兩部分構成，可以直接驅動數碼管，省去了譯碼器的接線，在硬件電路焊接上，ICL7107 只需要少量外部元件就可以精確測量0 到200mv電壓，LM35 溫度采集傳感器本身輸出轉換電壓與輸入非電量溫度之間成線性關系。所以該電路核心是用ICL7107 驅動數碼管實現信號的顯示。
2.2 數字溫度計工作原理
LM35 溫度傳感器先將感受到外界的非電
3.1 LM35集成溫度傳感器
LM35 屬于NS 公司生產的集成電路溫度傳感器系列產品，它的特點是工作精度高和線性工作范圍較寬。該器件輸出電壓與攝氏溫度線性成比例。這個特點符合我們日常對溫度讀書的習慣。對其精度的驗證是用電烙鐵直接靠近LM35 溫度傳感器給其加熱，很快顯示數數值來。方便實驗數據測量。從使用者的習慣及方便性來說， LM35 與用開爾文標準的線性溫度傳感器相比更優越一些，此外，LM35 無需外部校準或微調，可以提供±1/4℃的常用的室溫精度，方便實用。LM35 集成溫度傳感器如
圖3 所示。
3.1.1 引腳介紹
(1)1 引腳：電源正極V+;
(2)2 引腳：輸出V ;
(3)3 引腳：輸出地/ 電源地GND。
3.1.2 LM35的主要參數
如表1 所示。
3.1.3 LM35 的工作原理
LM35 輸出電壓與攝氏溫標呈線性關系，
轉換公式如下：
溫度為0 時輸出為0V，每升高1℃，輸出電壓增加10mV。在靜止溫度中自熱效應低(0.08℃ )，單電源模式在25℃下靜止電流約50μA，工作電壓較寬，可在4—20V 的供電電壓范圍內正常工作非常省電。
3.2 A/D模數轉換電路(ICL7107芯片)
ICL7107 是一塊應用非常廣泛的高性能、低功耗集成電路。它包含三位半A/D 轉換器，七段譯碼器，顯示驅動器外，還設有參考電壓、獨立模擬開關、邏輯控制、時鐘系統、自動調零功能等。因此ICL7107 是一款高精度、通用性和低成本結合很好的集成電路。
3.2.1 ICL7107 的基本特點
(1)ICL7107 是三位半位雙積分型A/D 轉換器， 屬于CMOS 大規模集成電路，它的最大顯示值為士1999， 最小分辨率為100uV，轉換精度為0.05 士1 個字。
(2)不需要另加驅動器件，可直接驅動共陽極LED 數碼管。
(3)芯片內部基準電源穩定性很高，通過電阻分壓器可得基準電壓。
(4)通過模擬開關實現自動調零和自動極性顯示功能。
(5)對輸入信號無衰減作用，輸入阻抗高。
(6)可靠性良好，壽命長，噪音低，溫漂小。
(7) 低功耗。芯片本身功耗小于15mw。
(8)使用時可將LED 共陽極數數碼管公共陽極接V+。
(9)方便功能檢查。
(10)整機組裝方便，無需外加有源器件，配上電阻、電容和LED 共陽極數碼管，就能構成一只直流數字電壓表頭。
3.2.2 ICL7107A/D 轉換器的管腳排列
如圖4 所示。
3.2.3 ICL7107A/D 轉換器的管腳功能
如表2 所示。
3.2.4 ICL7107 的工作原理
ICL7107 為 A/D 轉換和譯碼器為一體的芯片，是一種間接A/D 轉換器。它通過對輸入模擬電壓和參考電壓分別進行兩次積分，將輸入電壓平均值變換成與之成正比的時間間隔，然后利用脈沖時間間隔，進而得出相應的數字性輸出。它不需要的譯碼器直接驅動三個數碼管工作。
3.3 LED數碼管
LED 數碼管(LED Segment Displays)由多個發光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。數碼管實際上是由七個發光管組成8 字形構成的，加上小數點就是8 個。這些段分別由字母a，b，c，d，e，f，g，dp 來表示。如圖5 所示為LED 引腳定義圖。
3.3.1 靜態顯示
靜態驅動也稱直流驅動。它是指在顯示時段內對組成字形的發光二極管保持恒定地的導通或截止。靜態驅動的優點是程序操作簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O 端口多，硬件電路的復雜性。CPU 送出字形碼后可以不再管理。
3.3.2 動態顯示
LED 數碼管動態顯示是單片機應用最廣泛一種顯示方式，動態顯示是指在顯示時段內對組成字形的發光二極管實行間斷或輪流(多字符顯示)點亮。動態顯示的效果和靜態顯示是一樣的，能夠節省大量的I/O 端口，而且最大限度地降低顯示功耗。但是占用了CPU 的執行程序時間。
4 溫度檢測電路的制作與調試
溫度檢測電路制作：按照圖6 溫度檢測電路原理框圖對相關元件進行焊接，其中注意芯片各管腳的作用以及該如何進行接線。調試包括調整和測試兩部分.
調整：主要對電路參數的調整測試：主要是對電路各項技術指標和功能進行測量和試驗。
調試過程及步驟：
(1)接通電源;
(2)先靜態后動態調試;
(3)對復雜電路進行分級調試，然后聯調;
(4)調試完成對照參數指標相符性;
(5)記錄整個調試過程及步驟;
(6)調整完成后通電進行考機試驗，檢
表1：LM35 的主要參數
序列參數名稱說明
1 工作電壓直流4 ～ 30V;
2 工作電流小于133μA;
3 輸出電壓+6V ～ -1.0V;
4 輸出阻抗1mA 負載時0.1Ω;
5 精度0.5℃精度(在+25℃時);
6 泄漏電流小于60μA;
7 比例因數線性+10.0mV/℃;
8 非線性值±1/4℃;
9 校準方式直接用攝氏溫度校準;
10 封裝密封TO-46 晶體管封裝或塑料TO-92 晶體管封裝;
11 使用溫度范圍使用溫度范圍：-55 ～ +150℃額定范圍。
表2：ICL7107A/D 轉換器的管腳功能
引腳號引腳符號功能說明
1 腳、26 腳V+、V— 電源正極、電源負極
2~8 腳D1/C1/B1/A1/F1/G1/E1 個位7 段碼輸出
9~14、25 腳D2/C2/B2/A2/F2/E2 /G2 十位7 段碼輸出
15~18、22~24 腳D3/B3/F3/E3/G3/A3/C3 百位7 段碼輸出
19 腳AB4 千位，千位只顯示1
20 腳POL 極性顯示
21 腳BP/GND 模擬信號公共端
27 腳INT 積分器外接積分電容輸入端
28 腳BUFF 緩沖器輸出端，外接積分電阻
29 腳A-Z 外接自動調零電容
30 腳IN LO 模擬信號負極輸入
31 腳IN HI 模擬信號正極輸入
32 腳COM 模擬信號公共端
33、34 腳外接基準電容C -、C +
35、36 腳REF LO、 REF HI 基準電壓的負極、正極輸入端
37 腳TEST 邏輯電路公共地
40~38 腳OSC1~OSC3 時鐘振蕩器的引出端，外接阻容或石英晶體組成的振蕩器。測性能的穩定性。
5 結束語
在這次設計當中，初步了解了A/D 轉換器的工作原理以及數碼管的連接方法。在這個設計中，信號采集電路比較重要，要對電路中各個元件數值進行精確的計算，防止電路輸出變化太大，對測量不利。
參考文獻
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