数显温度计的设计与制作
一、测温探头的工作原理
在附图所示电路中，电阻R1～R3、二极管VD1～VD3、三极管V1构成温度传感器电路。其中，VD1、VD2串接作为测温探头；R1～R3、VD3、V1构成恒流源电路，给测温探头提供恒定的正向电流。
大家知道，半导体二极管的正向压降决定于正向电流的大小和温度，当正向电流一定时，正向压降随温度的升高而下降。对于普通的硅二极管1N4148而言，具有约－2 1mV/℃的温度系数，当两个1N4148串接时，总的正向压降与温度的关系约为－4 2mV/℃。理论和实践都已证明，在－50℃～＋150℃的范围内，二极管的测温精度可达±0 1℃，与其他温度传感器比较，二极管温度传感器具有灵敏度高、线性好、简便的特点，而且当二极管的正向电流和温度一定的情况下，其正向压降是非常稳定的。
通过计算可以知道，恒流源提供给VD1、VD2的恒定电流约为0 5mA。二极管VD3起温度补偿作用，保证恒流源能提供稳定的电流。
二、测温显示原理
测量探头把待测温度转换为相应的电压后，因为要实现温度的数字显示，就必须有模拟/数字转换装置。在附图中，IC1、IC2、IC3及其周围元件构成A/D转换、数字显示电路。 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)：输出读数= ×199 9在附图中，IC2(译码器MC14511)把IC1(MC14433)输出的BCD码译成十进制数显示，因为MC14433以扫描方式输出数据，所以只需要用一个译码器就能驱动4只共阴极LED数码管，其中千位数的数码管(最左边一个LED数码管)只接b、c两段。4只LED数码管的公共阴极分别由IC3(MC1413)中的4个达林顿复合晶体管驱动。负号由千位数的LED数码管之“g段 ”来显示，显示负号的“g段”由MC14433的Q2控制，当输入负电压时(对应温度为0℃以下)，Q2=“0”，显示负号的“g段”通过R15点亮；当输入正电压时(对应温度为0℃以上)，Q2=“1”，使MC1413的另一个达林顿复合晶体管把流过R15的电流旁路到地，使显示负号的“g段”熄灭。
小数点固定在十位数的LED数码管，通过R16给小数点“dp”提供电流，使小数点“dp”点亮。
在附图中，设置电位器RP1和RP2，其中RP1用于调节沸点(100℃)；RP2用于调节冰点(0℃)。
整个电路的直流电源由IC4(LM7809)提供，直流电源电压为＋9V。。
三、数显温度计元器件选择
IC1为MC14433，可直接代换的有TSC14433、TC14433、5G14433等。IC2为七段译码/驱动CMOS数字逻辑电路，可选用MC14511、HD14511、CD4511等。IC3为七路达林顿复合晶体管，可选用MC1413、5G1413、ULN2003等。其他元器件按图示进行选择即可。
四、数显温度计的制作
电路很简单，便于在业余条件下制作。因为MC14433和MC14511是CMOS集成电路，且最多只有24个引脚，所以宜使用IC插座。先焊接好IC插座和其他元器件后，再将MC14433、MC14511、MC1413插入到相应的IC插座上即可。
五、调试
焊接、安装好电路后，该数显温度计需要经过调试方可正常使用。调试前，先准备好0℃的冰水和100℃的沸水各1000ml.
调试步骤如下：
(1) 将RP1调到最上端，使Vref为最高电压，把二极管测温探头置于0℃的冰水中，调节RP2，使四只LED数码管显示的读数为“00.0”。
(2) 将二极管测温探头置于100℃的沸水中，调节RP1，使得四只LED数码管显示的读数为“100.0”，且IC1(MC14433)的第{15}脚OR为高电平。
经上述调试后，该数显温度计就可以正常工作了，其测温范围是－50～＋150℃。该数显温度计的测温范围仅受二极管测温探头的限制，若改用其他的温度传感器，则无需变动附图所示电路的其他部分，就可获得不同测温范围的数显温度计。
LCD数显温度计的制作
在这里，我向大家介绍LCD数显温度计的制作。它用二极管IS1588做温度传感器，测温范围在+150°C到-20°C之间，如采用集成电路温度传感器S800,测温范围在+100到-40°C之间。这里我们介绍用二极管IS1588做温度传感器的温度计的制作，因为考虑她可以测量大于100°C的温度。字串9
本电路的核心是用ICL7136来检测温度变化时，测温二极管正向电压降微小变化，从而来反映出温度变化情况。3-1/2液晶显示屏(SP521PR)用来作为温度显示。它的最高位为“1”。使用液晶显示屏最大的优点是它非常省电，一个9V的层叠电池可以连续使用3个月。下面开始介绍她的制作过程。
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电路图
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电路图点击放大字串7
接线图点击放大
字串1注：橄榄绿颜色的线表示连线在元件侧。R4 (绿)为附加的元件。红色的线为附加的小数点连线。粉红色的线表示外接器件。
工作原理字串2
下面的将用提问的方式来解释这款数显温度计的工作原理。但愿这样可能让人更容易理解其原理。字串3为什么可以用二极管来测量温度？
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我们知道，硅二极管有个特性是：当环境温度改变时，其PN结的正向电压降Vf以-2mV/°C改变(如右图示)。通常，20°C时，其Vf约600mV。当环境温度增加100°C时，既从20°C变化到120°C时，这时其正向电压降Vf约为400mV(600mV-(2mV/°C*100°C))。这里介绍的温度计，就是检测二极管Vf电压的变化来实现温度检测。由此可以看出，电路的测温范围取决于二极管许可的工作范围。不同的二极管测温范围不同，但大多数的二极管可以测量的范围在-20°C到150°C左右。还有，由于的二极管的一般都有玻璃或塑料材料封装，所以但环境温度变化时，二极管的Vf不会很快改变。字串3 ICL7136是什么样的集成电路？
字串6 ICL7136是一种用于测量输入电压的CMOS型集成电路。它内部包含驱动LCD(Liquid Crystal Display)液晶显示屏电路。测量电压范围在±200 mV到±2 V之间。另外，另一种功能类似集成电路ICL7137可以直接驱动LED数码显示管。LCD的控制信号是频率为60 Hz(48KHz/800).电压为5.5Vp-p的方波信号。
测量的输入电压被转换成一定时间下的电能(即电容的放电时间)。当测量时，电路不会从输入部分吸取能量。因为这些，输入阻抗非常高(大于1G欧姆),输入电子流很校 ICL7136测量过程如右图所示在1秒内约有3次。
4000时钟/次 = 4000 x (4/48000Hz) = 0.33秒/次
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在置零阶段，参考电压对(C REF )进行充电，同时设置测量回路为零电压。
在输入的积分阶段，输入电压的能量储存在电容(C AZ )以待测量。
在测量记数阶段，开始对电容(C AZ )放电，同时测量其放电时间并与参考电容(C REF )放电时间进行对比。在测量记数阶段，因为电容(C AZ )和(C REF )上的能量被放电了，所以最大测量范围可以通过调整(C REF )上储存的电压来改变测量电压量程。在这个温度计中，VR2用来调整零点，VR1用来校准仪器用。
ICL7136有“高”。“低”两个输入端子，还有一个“地(COM)”端。这个COM端与电源的负极不同，它与芯片内部相连构成参考电压的地。在测量输入电压时，是测量"IN HI"和"IN LO"之间的电位差。如左图所示，参“HI”和“LO”之间的电位差为V H -V L,电位差随着(V L )的减小而增加，从而温度显示增加。
字串4液晶显示屏是如何工作的？
字串4液晶-液态晶体，既具有液体的液动性和表面张力。又具有晶体的光学性质的物体。但它们不是金属，人们将其取名叫液晶。一般情况下，它和液体一样可以流动，但在不同方向上它的光学特性不同，显示出类似晶体的特性，所以称这类物质为液晶。利用液晶的光电效应制作成的显示器就是液晶显示器。它最早出现于1968年。
下面我们来分析TN型液晶显示器件的基本构造。
TN是Twisted Nematic的缩写，直译为“扭转向列”，这是TN型液晶显示器结构上的基本特征。将上。下两块制作有透明电极的玻璃，通过四周的胶框封接后，形成一个几微米厚的
盒。在盒中注入TN型液晶材料。在通过特定工艺处理的盒中，TN型液晶的棒壮分子平行地排列于上下电极之间，靠前电极的分子纵向排列，后电极竖直排列，前后电极之间的分子逐步扭曲。如图粉红色部分所示。
如图4所示，入射光通过偏振方向与前电极面液晶分子排列方向相同的上偏转片(起偏器)形成偏振光。此光通过液晶层是扭转了90度。到达下偏振片后方的反射板反射回来。盒呈透亮，因而我们可以看到反射板。
