基于CMOS电路的温度计的设计

　　1引言

　　温度是一个基本物理量，自然中的一切过程无不与温度密切相关。温度计是用来测量物体温度高低和反映周围环境热量变化的常用仪器。如今市场上的温度表有很多种，常见的温度计有水银温度计、液体温度计以及单片机温度计等。每种温度表的原理和结构也都各不一样，我们可以根据生活需求和生产需要来选择合适的温度计来测量温度。

　　出于对提高温度表的工作性能和节省成本这方面考虑，结合对于市场上温度计的调查了解，我们提出用CMOS电路实现对温度的计数，此温度计具有成本低廉、读数精度高、可以手动调零和改变比例尺等突出特点，为工业生产和日常家用提供了一种新的测量温度的方式。

　　2系统总方案设计

　　该温度计主要有四部分组成，传感器装置，AD转换器，四异或门和液晶显示屏组成。其系统框图如图 1 所示。

　　如图所示，传感器采用 KTY10，AD 转换器采用 ICL7106，液晶显示屏使用三位半的液晶显示器，而四异或门由CD4030 组成。四异或门CD4030 用来控制液晶显示屏的小数点，使得液晶显示屏能够显示准确的读数。

　　3 系统硬件设计

　　整个温度计的硬件设计如图 2 所示。

　　如图所示电路是整个温度计的电路图，主要包括高精度模数转换器ICL7106，温度传感器 KTY10，四异或门 CD4030 以及三位半液晶显示屏。

　　电路图中各元件作用如下：RP1用于标定比例尺;RP2用于调零;R3、R7和R8用于提高温度传感器的线性度;阻容原件R1、R5、C1～C5用于模数转换器所需要的时钟信号发生器和存储原件;R2、R4、R6用来保护电路中的元器件，防止元件因为电压过高被损坏。

　　3.1高精度模数转换器ICL7106

　　ICL7106是目前广泛应用的一种三位半A/D转换器，包含有控制三位半液晶显示器的所有有源元件，能铸成三位半液晶显示的数字电压表。ICL7106内部包括摸拟电路和数字电路两大部分，二者是互相联系的。一方面由控制逻辑产生控制信号，按规定时序将多路模拟开关接通或断开，保证 A/D 转换正常进行;另一方面模拟电路中比较器输出信号又控制着数字电路的工作状态和显示结果。

　　ICL7106的主要特点：

　　(a)采用7～15V单电源供电，可选用9V叠层电池。低功耗(约16mW)。

　　(b)输入阻抗高(1010Ω)。内设时钟电路、+2.8V 基准电源、异或门输出电路，能直接驱动三位半液晶显示器。(c)A/D 转换精度高达±0.05%，且具有自动调零、自动判定极性等功能。

　　(d)外围电路简单，仅需配 5 只电阻、5 只电容和 LCD 显示器，即可构成一块DVM (直流电压表) 表头。其抗干扰能力强，可靠性高。