楊渝黔　曾益康　姜中平　劉嘉慶

摘? 要：本次課程設計我的課題是利用Proteus設計了一種簡易數(shù)字溫度計。以Pt100鉑熱電阻為溫度采集器，利用Pt100鉑熱電阻在不同環(huán)境溫度下的不同電阻，將采集到的溫度電壓的模擬量經過INA122精密儀表放大器放大后輸入到TC7107芯片，TC7107為一種A/D轉換器，自帶譯碼器，可以對共陽極數(shù)碼管進行驅動。本次研究最終可以完成-30℃～100℃的顯示。

關鍵詞：數(shù)字溫度計，Pt100鉑熱電阻，TC7107，設計方案比較

引言：

在日常生活中，溫度計的使用是很普遍的，無論是冰箱、電腦等電器都有溫度顯示功能以幫助用戶辨別電器是否在正常工作，還是日常生活通過溫度來判斷天氣情況，溫度計在我們日常的生活都起著不小的作用。本次設計的目的是設計一款能正常顯示-30℃～100℃的數(shù)字溫度計，且顯示溫度為0.1℃。

一、設計背景

這次設計開始的初衷是學校開設的課程設計，指導老師給了我們自由選擇課題的機會，經過一天的思考，并在知網、B站和相關的貼吧尋找資料和教學后，我選擇了設計一個數(shù)字溫度計作為我的課題研究。選擇數(shù)字溫度的原因一是日常生活中對使用的數(shù)字溫度計原理產生了興趣，二是覺得這一設計的難度對自己來說比較適中，有能力設計出來的同時，并讓自己產生一些思考。

1.2設計目標

數(shù)字溫度計能實現(xiàn)-30℃～100℃的溫度顯示，顯示精度為0.1℃。

1.3實施計劃

1. 根據(jù)網絡上已有的方案選擇合適的元器件來設計電路。

2. 根據(jù)選擇的元器件來設計滿足自己目標的電路。

3. 運行電路，進行電路測試，觀察電路是否有錯誤并改正錯誤，記錄電路的誤差。

4. 撰寫課程設計說明書

二、總體方案設計

通過查閱大量相關技術資料，并結合自己的實際知識，我主要提出了三種技術方案來實現(xiàn)系統(tǒng)功能。下面我將首先對這三種方案的組成框圖和實現(xiàn)原理分別進行說明，并分析比較它們的特點，然后闡述我最終選擇方案的原因。

2.1 方案比較

方案一與方案三相比，對于溫度的采集和顯示更加準確，但是多了一個K-℃轉換器，單路的設計更加復雜。方案二與方案一和方案三相比，更加的簡便、準確，但是其電路的設計需要使用單片機。

2.1.1 方案一

首先經過AD590集成溫度傳感器的作用，使外界溫度轉換為電流用表示。因為上述為絕對溫度K和電流之間的轉換關系，而在設計中我們需要采用℃，所以我們必須使其轉換成攝氏溫度℃和電流之間的關系，這就要用到K—℃變換器。通過K—℃變換器的作用，我們便得到想要的℃和電流之間的直接轉換關系。得到的電流再經過放大器的放大，即可直接用電壓表讀出被測對象的溫度值。然后放大后的電壓接一比較器，比較器的輸出端接TC7017，經TC7107AD轉換后，再通過數(shù)碼管顯示。

2.1.2方案二

本數(shù)字溫度計設計采用智能溫度傳感器DS18B20作為檢測元件，測溫范圍為-55℃至+125℃，最大分辨率可達0.0625℃。DS18B20可以直接讀出被測量的溫度值，而采用三線制與單片機相連，減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的特點。

2.1.3方案三

溫度是非電量模擬信號，數(shù)字顯示溫度就必須將 這一非電量信號轉換成電量（電壓或電流），然后將模擬電信號經 ADC轉換成數(shù)字信號，最后經譯碼顯示器顯示溫度值。本設計使用Pt100鉑熱電阻，該電阻在0℃電阻為100歐姆，它的阻值會隨著溫度上升而成近似勻速的增長。將得到的溫度℃與電壓的關系經過放大器放大后，輸入到TC7107A/D轉換器，TC7107自帶譯碼器，可以直接輸入到數(shù)碼顯示管顯示溫度。

2.2 方案論證

方案一是可行的，所具有的優(yōu)點是溫度的采集更加精確，但是其缺點是電路的設計更加復雜，需要額外加上一個k-℃的轉換器。方案二也是一個可行的方案，其優(yōu)點在于其溫度的采集更加精確，電路的設計也更加簡單，但是需要使用單片機，不符合這次設計的要求。方案三也是一個可行的方案，其優(yōu)點在于電路的設計更加的簡便，在電路的設計和電路仿真時更有利于我們操作，但是在溫度的采集精確度上不及方案一和方案二。

2.3 方案選擇

在能滿足設計目標的前提下，我選擇的了電路設計更加簡單的方案三，其優(yōu)點在于更利于設計電路，仿真的調試。

參考文獻

[1] 黃華飛.基于Proteus的數(shù)字電子鐘設計[J].科技創(chuàng)新導報，2014，（28）：101-102

[2] 陶秋香.Proteus在電子設計中的應用[J].計算機光盤軟件與應用，2017，（24）：279-280

[3] 李瓊.基于Proteus仿真的數(shù)字電子鐘設計[J].中小企業(yè)管理與科技，2011，（34）：216-217