"2021年电子设计竞赛通信选拔题目：设计数字温度计与测量精度提升"

2021年电子设计竞赛通信选拔题目要求参赛者设计一种简易数字温度计。该温度计需要能够实时采集环境温度并通过数码管或液晶显示器显示温度。温度测量误差要求不超过0.5℃。同时，参赛者需要设计一种报警机制，在按键设定的温度范围内，当实际测量温度超过或低于设定范围时能发出报警提示，并且参赛者可以自主决定报警方式。温度范围可以自行设定，但必须能够演示。 要提高温度测量精度，使测量误差不超过0.1℃。为此，参赛者需要通过A/D转换将电压转换为数字信号，并使用软件计算出当前温度。 在常规的低温测量中，常用的温度计有玻璃外壳酒精温度计和水银温度计。这些温度计具有价格低廉、性能稳定、直观易读等优点，但也存在易碎和只能现场观测的缺点。此外，水银温度计还可能导致污染和对健康有害。 目前，最广泛应用的是将温度敏感元件和二次仪表结合起来的组合方案，既可以实现远程显示，又可以进行调节控制，并且可以自动记录。常用的温度敏感元件有热电偶、热电阻、二极管和IC温度传感器等。 本文介绍的数显温度计是一种以半导体二极管作为温度传感器的数字显示温度计。它的测温范围为-50℃～+150℃，测温精度为0.1℃。 测温探头是实现温度测量的一部分。可以使用热敏电阻或热电偶作为传感器，在被测温度改变时，传感器的电阻或电压也会相应改变。通过读取传感器的电阻或电压值，并使用适当的算法将其转换为温度值，就可以实现对环境温度的测量。 为了实现更高的温度测量精度，参赛者可以考虑使用更精确的传感器和更高精度的A/D转换器。另外，对测温电路的抗干扰能力和稳定性也需要进行优化。通过合理的电路设计和信号处理算法，可以减小测温误差，提高温度测量的准确性。 在设计过程中，参赛者还需要考虑如何将温度数据实时显示在数码管或液晶显示器上，并通过按键设立报警温度范围。可以通过使用微控制器或单片机来实现温度数据的采集、处理和显示功能。同时，为了使温度计更加灵活和易用，还可以考虑添加其他功能，如数据存储和通信接口。 在设计完成后，参赛者需要进行实验验证，检查设计的温度计是否满足题目的要求。可以使用标准温度源进行校准，比较测量结果与标准温度的差异，进一步优化算法和电路设计，以提高温度测量的准确性和稳定性。 最后，参赛者需要撰写一份报告，详细介绍自己的设计思路、实验步骤、结果分析和改进措施等。报告应包括设计图纸、电路原理图、程序代码和测试数据等。同时，参赛者还可以总结设计过程中遇到的问题和解决方案，以及对未来改进和应用的展望。 通过参加该电子设计竞赛，参赛者可以锻炼自己的电子设计和工程实践能力，提高对数字温度计原理和应用的理解，培养创新思维和解决实际问题的能力。同时，该竞赛还为电子爱好者和专业人士提供了一个交流和学习的平台，促进了电子技术的发展和应用。