1.1　数字显示温度计

数字显示温度计具有测量范围宽、测量精度高、反映速度快、测量结果直观易读、便于远距离遥测和计算机控制等显著优点，广泛应用于气温测量、体温检测、工农业生产和科学研究中的温度监控等各种场合。

该款数字显示温度计采用三位数字显示，可以测量-50～+100℃的温度，测量误差小于或等于0.5℃。置于案头或挂于墙上，既可以随时指示室内温度，又是一件美化居室的时尚物品。除测量气温外，若将温度传感器用导线连接出来，该数显温度计还可以用于测量水温、体温等。

1.1.1　测温原理

数字显示温度计电路结构方框图如图1-1所示，由温度传感器、测温电桥、基准电压、模/数转换、译码驱动、数字显示和电源电路等部分组成，电路如图1-2所示。由于采用了大规模集成电路，因此电路结构简单、工作稳定可靠、制作调试容易、使用效果良好，十分适合业余爱好者自己动手制作。

（1）温度测量电路

温度测量电路由温度传感器、测温电桥等组成，其功能是将环境温度转换为电压信号。

温度传感器采用常用的硅二极管1N4148。我们知道，PN结的正向压降具有负的温度系数，并且在一定范围内基本呈线性变化，因此，半导体二极管可以作为温度传感器使用。硅二极管1N4148的正向压降温度系数约为-2.2mV/℃，即温度每升高1℃，正向压降约减小2.2mV，这种变化在-50～+150℃范围内非常稳定，并具有良好的线性度。如果用恒流源为测温二极管提供恒定的正向工作电流，可进一步改善温度系数的线性度，使测温非线性误差小于0.5℃。

电路图1-2中，VT、R1、VD、R2、RP1等组成测温电桥。VD是作为温度传感器的测温二极管。场效应管VT与R1构成恒流源，为VD提供恒定的正向电流。R2和电位器RP1构成电桥的另两个臂。电桥的上下两端点接入直流工作电压，左右两端点（VD正极、RP1动臂）输出代表温度函数的差动信号电压，其中，RP1动臂为固定参考电压，VD正极为随温度变化的函数电压。

（2）模/数转换与译码驱动电路

模/数转换与译码驱动电路由大规模集成电路IC及其外围电路构成，其功能是将测温电桥输出的代表温度函数的模拟信号电压转换为数字信号，进行处理后去驱动显示电路。

IC采用三位半双积分A/D转换驱动集成电路ICL7107，其内部包含有双积分A/D（模/数）转换器、BCD七段译码器、LED数码管驱动器、时钟和参考基准电压源等，能够把输入的模拟电压转换为数字信号，并可直接驱动LED数码管显示，还具有自动调零、自动显示极性、超量程指示等功能。ICL7107各引脚功能如图1-3所示。

ICL7107的第30、31脚为模拟信号输入端。由于测温二极管具有负的温度系数，因此测温电桥输出的差动信号电压中，VD正极的温度函数电压接入第30脚（IN-），而RP1动臂的固定参考电压接入第31脚（IN+）。RP1为零点调整电位器。

ICL7107的第35、36脚为基准电压端。R3、RP2电路提供的基准电压由第36脚输入，调节电位器RP2可改变基准电压。

ICL7107内的译码驱动电路可控制显示三位半数字，最大显示数绝对值为“1999”。本电路中只使用了其中的个位、十位、百位的“1”和负号的控制输出端。

（3）显示电路

显示电路采用了三只7段共阳极LED数码管，其功能是在ICL7107内译码驱动电路的控制下，将温度测量结果显示出来。如图1-4（a）所示为共阳极LED数码管笔画，图1-4（b）所示为其引脚。由于百位的数码管只需要显示“1”和负号，所以只连接了它的“b、c、g”三个笔画。R6、R7、R8分别是三只数码管的限流电阻。

（4）电源电路

该数显温度计工作电源为±5V，可以采用整流稳压电源，电源电路如图1-5所示，IC1、IC2分别为+5V和-5V集成稳压器。也可以采用电池供电，如图1-6所示，利用两个硅二极管VD1、VD2的正向压降，将两组6V电池降压为±5.3V作为工作电源。

1.1.2　元器件选用

如图1-2所示电路中，IC选用三位半双积分A/D转换驱动集成电路ICL7107（或CC7107）。VT选用3DJ系列结型场效应管。VD选用硅二极管1N4148。为保证一定的测量精度，R1～R5应选用金属膜电阻，RP1、RP2选用有机实芯电位器。数码管的大小和颜色可按自己的喜好选择。

如图1-5所示电源电路中，T可选用5W左右、二次侧绕组为2×6V或2×9V的小型电源变压器。集成稳压器IC1选用7805，IC2选用7905。

1.1.3　制作方法与步骤

数字显示温度计制作过程包括制作电路板、安装焊接、制作外壳、组装几个步骤。

（1）制作电路板

整机电路分别安装在两块电路板上，一块是主电路板，如图1-7所示；另一块是电源电路板，如图1-8所示。两块电路板均用单面敷铜板制成，并钻好元器件安装孔。

（2）安装焊接

对照电路图和电路板图，将除LED数码管外的各元器件焊入电路板的相应位置。焊接集成电路ICL7107时，电烙铁应接可靠地线，以防静电损坏集成电路。

（3）制作外壳

数显温度计外壳可采用一只塑料盒改制，如图1-9所示，按3只LED数码管大小在塑料盒上开孔作为显示窗口，在后盖上开一小孔以便引出电源线。

（4）组装

数显温度计内部结构可参考图1-10所示，三只LED数码管直接固定在外壳面板上，用软导线与主电路板进行连接。最后将电源电路板输出的±5V电源和地线与主电路板连接起来，电源变压器一次侧引线经后盖小孔穿出。组装完成的数显温度计外形如图1-11所示。

1.1.4　调试

调试前，先如图1-12所示，将测温二极管1N4148（电路图中的VD）用适当长度的导线从电路板上连接出来，并用绝缘材料加以密封。

调试时，首先如图1-13所示将测温二极管VD浸入冰水混合物中，调节电位器RP1使数码管显示为“0”。然后如图1-14所示将测温二极管VD浸入沸腾的开水中，调节电位器RP2使数码管显示为“100”。

调试结束后，将测温二极管VD焊回电路板。如需调节数码管的亮度，适当增减限流电阻R6、R7、R8的阻值即可。