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1 引言 隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與工業(yè)技術(shù)的迅猛提升，在日常生活生產(chǎn)中我們時(shí)常需要準確測量與控制環(huán)境溫度與設備溫度。因此，研究溫度的測量與控制就顯的很重要了。 我們要從外界感應溫度，關(guān)鍵是溫度傳感器，在這里用LM35完成，獲取了外界的溫度值之后，需要一定的顯示裝置加以顯示。當前流行的方法是通過(guò)A/D轉換器將模擬量轉化為數字量，在這里用ICL7107完成。再通過(guò)LED或LCD顯示出來(lái)。下面介紹的溫度計是以雙共陽(yáng)數碼管（LED）顯示的。 我們要想成功的設計一個(gè)溫度計的PCB圖，大致要經(jīng)過(guò)以下步驟：首先學(xué)會(huì )繪制溫度計的原理圖。繪制原理圖時(shí)要知道需要那些元件，庫中沒(méi)有的或很難找到的元器件，第一小步，我們必須要建立一個(gè)元件庫（Sch.Lib）以滿(mǎn)足設計需要，在制作元件時(shí)我們應該把多個(gè)元件放在一個(gè)庫中以方便調用，必要時(shí)還要在庫文件中對元器件進(jìn)行說(shuō)明可以在Browse Schlib中的Components中選中元件，再在Description中進(jìn)行相應的描述（Description、Footprint、default Designator、Sheet part Filename）。在制作元件時(shí)我們必須注意一些小問(wèn)題，例如：在制作TL431元件符號時(shí)引腳沒(méi)有放置在柵格上，調到原理圖時(shí)不能正常連接導線(xiàn)，在引腳上不能生存節點(diǎn)。此時(shí)我們可以在制作窗口中單擊鼠標右鍵選中Doument options,在彈出的library Editor Workespace對話(huà)框中對Gird選項中的Snap、Visibie進(jìn)行設置。在制作元件時(shí)也要講究技巧例如：借助已有的元件庫中的類(lèi)似元件，將其拷貝到自己制作庫中稍作修改。在制作集成芯片Icl7107、Icl7660、S-DSP，必須注意每個(gè)引腳的屬性，須認真逐個(gè)的設置，以免在原理圖中出現錯誤連接導致在調試時(shí)將芯片燒壞。第二小步，將要用到的元件調到原理圖中進(jìn)行連接，在連接的過(guò)程中要注意總線(xiàn)的連接，總線(xiàn)只是示意性電氣連接，而真正表示連接是網(wǎng)絡(luò )標號。因此在用到總線(xiàn)時(shí)必須放置網(wǎng)絡(luò )標號。第三小步，電路圖連接好后，我們必須進(jìn)行ERC、Reports/Bill of material、Create netlist操作。電器規則檢查，以糾正電路圖中的電路錯誤。進(jìn)行元件報表查看電路圖的元件信息。創(chuàng )建網(wǎng)絡(luò )表為做PCB繪制做準備。設計好的原理圖主要由以下幾個(gè)部分組成。 
數顯溫度計的原理圖如下：
第二大步完成PCB制作。制作PCB的第一步，確定板框物理尺寸、布線(xiàn)尺寸和需要的各個(gè)板層，可以通過(guò)向導來(lái)完成。第二步，定義好PCB之后，調用菜單欄命令Design/Load Nets將元件調入PCB中，在放置元件時(shí)，需要注意的是不同的元件需要放置在不同的板層，例如放置名字（拼音）在BottomLayer層，且水平鏡像，不能用漢字。第三步，選擇跳線(xiàn)的過(guò)孔形式。第四步，選擇元件形式和焊盤(pán)間通過(guò)的銅膜線(xiàn)數，調用菜單欄命令Design/Rules進(jìn)行設置。第四步，走線(xiàn)參數設置。第五步，連接好PCB后需要進(jìn)行設計規則檢查，調用菜單欄命令Tools/Designs Rules Check.可完成，這樣可以避免設計錯誤和電氣錯誤。 3 PCB圖的打印、轉印與敷銅板的腐蝕加工與問(wèn)題。 1. 用激光打印機打印PCB圖到熱轉印紙（用熱轉印紙制作PCB） 在開(kāi)始菜單中添加打印機 根據添加打印機向導一步步做下去（當無(wú)實(shí)際打印機連接時(shí)，任選一種打印機即可） PCB圖打印設置：窗口切換到欲打印的PCB圖，在File下，選擇Print/Preview，在Explorer下顯示了一個(gè)后綴為PPC格式的文檔，即打印文檔： Preview PCBPPC，將管理器切換到Browse PCBPrint,選擇需要打印的層進(jìn)行設置：底層打印圖形的設置在Layers欄 將MultiLayer移到最上層 n在Options欄勾選Show Holes n在Color Set欄 選擇Black & White（黑白圖形） 在設計PCB圖時(shí)，在Bottom Layer層放置“String”，在其中寫(xiě)上自己的名字（漢語(yǔ)拼音）、設計日期。名字、日期要水平鏡像放置。設置好后，打印到熱轉印紙上的底層圖形。 2.下料：按尺寸剪切敷銅板，并用細砂紙打磨光，清潔 3.將打印的PCB底層圖用熱轉印機轉印到敷銅板上 4.修板： 用快干漆將少量沒(méi)有印好的線(xiàn)條修補好 5.腐蝕：將印好了電路板圖的敷銅板放入三氯化鐵溶液中腐蝕。溶液濃度高、溫度高則腐蝕速度快，但濃度和溫度要合適。腐蝕時(shí)間要掌握好。 6.清洗、晾干 7.鉆孔 選擇直徑合適的鉆頭：集成電路引腳及一般電阻、電容用0.8mm直徑的鉆頭，如有元件引腳較粗，可以根據測量值，換相應大些直徑的鉆頭。鉆孔過(guò)程中，鉆頭盡量插入夾具深一些，并且?jiàn)A具要擰緊。 8.除去銅膜上的油墨 用有機溶劑（酒精、香蕉水、丙酮等）擦除覆蓋在銅膜線(xiàn)上的油墨，沒(méi)有上述溶劑時(shí)，也可以用砂紙擦除。 9.打磨并檢查電路板 除去油墨后，用較細的砂紙將銅膜線(xiàn)打磨光亮。打磨越好，越好焊接。不過(guò)不可打磨過(guò)度，以免銅膜厚度損耗過(guò)多。打磨后，用面巾紙清潔干凈。 檢查電路板：用萬(wàn)用表檢查PCB上線(xiàn)條間有無(wú)短路、斷路。有短路要割斷，有斷路要搭上焊錫，將其連接好。 10.上助焊劑 將松香溶于無(wú)水酒精中制作成助焊劑待用。注意助焊劑的濃度要合適。過(guò)濃，干燥后不光亮，過(guò)稀，助焊性能較差。 用毛刷將酒精松香焊劑均勻地涂在清潔后的PCB板，涂刷時(shí)，將PCB板垂直放置，以免焊劑堵塞鉆孔。涂刷一遍即可，涂刷次數過(guò)多容易起皺紋，不光亮。 將涂刷酒精松香焊劑的PCB放置在陽(yáng)光下涼干或自然涼干。ICL7107為十進(jìn)制雙積分式3位半模數轉換器，精度為±2LSB（最低有效位），當其典型基準電壓分別為100.0 mV和1000 mV，并選用對應的外圍電路積分電阻、積分電容時(shí)，可構成滿(mǎn)度量程為200 mV和 2000 mV 2種電 路。 ICL7107的輸出顯示數字N，輸入電壓，基準電壓 VREF的關(guān)系為： N = 1000×file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-20612.png 式中N僅為輸出顯示數字值，其小數點(diǎn)位置需要另行設置。顯然，當基準電壓VREF小于其典型基準電壓（100.0 mV和 1000 mV）時(shí) ，輸出顯示數字N 將被擴大；而基準電壓VREF大于其典型基準電壓 （100.0 mV和 1 000 mV）時(shí)，輸出顯示數字N將被縮小。 4 ICL7107芯片工作原理分析 ICL7107集成電路內部有模擬和數字電路2部分。模擬電路由轉換開(kāi)關(guān)和運放等組成，以實(shí)現信號采樣和積分，它采用差動(dòng)輸入，輸入阻抗1O10Ω。數字電路由計數器、鎖存器、控制邏輯和顯示譯碼器組成。輸入的模擬信號電壓值首先轉換成一個(gè)與之成正比的時(shí)間寬度信號，然后在這個(gè)時(shí)間寬度里對固定頻率的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計數，則計數結果就是正比于輸入模擬信號的數字，最后進(jìn)行數字的鎖存和譯碼顯示。轉換周期分為3個(gè)階段：自動(dòng)穩零（AZ）階段、信號積分（INT）階段、反積分（DE）階段，其時(shí)間分別為： �。�1）自動(dòng)穩零階段（AZ） TAZ =1O00×TCL-（2000×TCL -1000×TCL ×lN／VREF �。�2）信號積分階段（INT） 對輸入模擬信號進(jìn)行積分，時(shí)間是固定的：TINT= l000×TCL �。�3）反積分（DE）階段 這個(gè)階段是實(shí)現對與輸入信號極性相反的參考電壓VREF進(jìn)行積分，反相積分的最大時(shí)間為： T（DE）MAX =2000×TCL 從反積分開(kāi)始到積分器輸出回到模擬公共端（C00M0N）電壓 VCOM的時(shí)間正比于輸入模擬電壓的大小，其數字讀數為： N = 1000×file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-8857.png 在反積分期的輸入時(shí)鐘脈沖數最大值是 2000，當等于或超過(guò) 2000時(shí)溢出，當不足2000時(shí)，只要反相積分期結束，即轉入自動(dòng)穩零期。綜上，A／D轉換的 3個(gè)階段共需 4000個(gè)TCL時(shí)鐘周期，因為振蕩周期 4分頻 TCL，所以整個(gè)轉換時(shí)間為 16000個(gè)Tosc（振蕩周期）。 5 元器件的裝配與調試 5.1 采用試驗的方法 37腳的TEST端與l腳短接，表頭應顯示-188.8。這時(shí)可檢查顯示是否缺筆畫(huà)。如有，大多是引腳、連線(xiàn)虛焊。
首先將 IN+與IN-短接，表頭應顯示為“0000”。若不為零，則應檢查參考源電容C2和自動(dòng)校零電容C4是否漏電。 將3l腳與36腳短接，表頭讀數應為1000。若有偏差，調電位器RP。仍然不行，多半是RP、積分電容C3壞。 將32腳與26腳短接，表頭的最高位應顯示-l，其它位均不亮。否則，應檢查電源或換芯片。 5.2 根據故障現象檢修 這種方法直接，判斷故障較快。如：輸入信號為零，表頭顯示不為零，并不停跳動(dòng)。應檢查基準源電容C2和自動(dòng)校零電容C4。 若表頭讀數偏差較大，可能是積分電容C3問(wèn)題，或者基準電壓發(fā)生變化等。 6 實(shí)驗總結 a.放置名字（拼音）在BottomLayer層，且水平鏡像，不能用漢字 b.檢查網(wǎng)絡(luò )表：根據原理圖中的Nets，在PCB中的管理器Nets下逐一核對，看有無(wú)錯誤。 c.PCB制作完后，必須進(jìn)行DRC檢查， 無(wú)高亮（綠色）顯示 d.在制作元件時(shí)，沒(méi)有注意封裝圖的位置，一般應該將1號焊盤(pán)放置在坐標原點(diǎn)。如果離坐標原點(diǎn)很遠，則在調入PCB圖時(shí)，偏離放置位置很遠，甚至看不到。 e. 知道了ICL7107、ICL7660、MC78058T、TL431、S-DSP是否正常的測試方法。 f.ICL7660有使電壓反向的功能，ICL7107有D/A轉換功能和譯碼功能，LM35能使溫度信號轉化成電信號的功能，MC7805T具有提供+5V電壓的作用。 |
