電子技術課程設計

1、1、 設計題目 溫度控制器的設計二、設計任務與要求 設計任務和要求在工農業(yè)生產或科學研究中，經常需要對某一系統(tǒng)的溫度進行測量，并能自動地控制、調節(jié)該系統(tǒng)的溫度。下面設計并制作對某一系統(tǒng)的溫度進行測量與控制的電路。電路要求為： 被測溫度和控制溫度均可數(shù)字顯示。 測量溫度范圍為，精度為。 控制溫度連續(xù)可調，精度為。 溫度超過額定值時，產生聲、光報警信號。2、 題目分析和內容摘要題目分析： 溫度（temperature）是表示物體冷熱程度的物理量，微觀上來講是物體分子熱運動的劇烈程度。準確測量和控制溫度，在科學實驗中十分重要。本次設計主 要運用基本的模擬電子技術和數(shù)字電子技術的知識，同時綜合溫度傳感

2、器的相關應用，實現(xiàn)溫度測量與控制電路的設計。 內容摘要：隨著數(shù)字化時代的到來，用傳統(tǒng)的水銀或酒精溫度計來測量溫度，不僅測量時間長，計數(shù)不方便，而且功能單一，已經不能滿足人們的要求。于是提出測量電路傳感器監(jiān)測外界溫度的變化，利用A/D轉換實現(xiàn)模擬信號與數(shù)字信號的轉化，根據(jù)模擬電路部分電路原理計算得出最后輸出電壓與溫度值的關系，并通過數(shù)碼管顯示當前值，使其與溫度數(shù)值上相等，從而實現(xiàn)溫度的測量。3、 整體構思和方案選擇方案選擇： 方案一：如圖1所示，溫度傳感器模塊將溫度線性地轉變?yōu)殡妷盒盘?，經過放大電路，一路輸入給A/D轉換器，經過譯碼進行數(shù)字顯示另一路與滑變分壓電路相連，由此設定控制溫度上下限，經

3、過電壓比較器，輸出高低電平指示信號，由此控制溫度控制執(zhí)行模塊和聲光報警部分。此電路最基本的特點就是電路結構簡單，實現(xiàn)比較容易。 方法二：如圖2所示，溫度傳感器用來測量被測體的實時溫度并轉換成電壓信號，該電壓信號經過濾波放大電路，成為有用信號分兩路進入后續(xù)電路：一路進入A/D轉換電路將其轉換成數(shù)字信號顯示；電壓信號的另一路進入電壓比較器，與輸入控制溫度電壓信號進行比較，比較結果信號將驅動溫度控制裝置工作，對被測體的溫度進行實時控制，電壓比較器的比較結果將決定是否發(fā)出聲光報警。此方案是將測量溫度與輸入控制溫度轉換成電壓信號進行比較，從而實現(xiàn)了溫度的控制。 圖1 圖2綜合兩個方案的的比較，我覺得第二

4、個方案比較可行。整體構思：總體設計框圖如下圖3所示，從溫度的采集到與設定溫度的比較，再到控制過程都是模擬信號，在顯示電路中，將模擬信號轉換成數(shù)字信號顯示。主要由以下幾個模塊構成：溫度傳感器、A/D轉換器、電壓比較器、控制電路（溫控電路）、聲光報警器、轉碼電路、顯示電路、加熱電路。 圖3五、具體實現(xiàn)和各部分定性說明及定量計算各模塊設計：1.溫度傳感器：a)鉑測溫金屬：金屬具有隨著溫度的升高電阻值增大的特性，電阻率與溫度的具體關系為：=0（1+t），其中0為零度時導體的電阻率，為導體的溫度系數(shù)。利用金屬的這一特性，我們可以通過監(jiān)測金屬電阻的變化實現(xiàn)溫度測量。制作測溫電阻的材料除了鉑以外還可以是銅活

5、鎳等，而鉑的純度大于99.999%，是最佳的測溫材料。 b)測溫基本電路:電路的輸出: Eout=R1RVIN /(R1 +R0 +R)(R1 +R0 )由于分母中有R項的存在，在恒定條件下工作除了傳感器的非線性誤差外，還有恒壓電路產生的誤差，使得誤差變得更大。為此在恒壓下工作必須要有線性校正電路。2、A/D轉換器利用集成芯片AD574，再結合兩片74LS283（）構成。該方案工作原理是先將模擬量轉換成9位二進制數(shù)，再將最低一位和前八位相加這樣就可以將測量精度提高到±0.5.3、 電壓比較器LM324是運放集成電路，電路模型如圖4所示。它的內部包含四組形式完全相同的運算放大器，除電源

6、共用外，四組形式完全相同的運算放大器，除電源共用外，四組運放相互獨立。 圖44、 控制電路由于通過溫度傳感器測得溫度后，將溫度值轉化為電壓值，因此，利用電壓值之間的大小關系就可以控制溫度的大小。我們調節(jié)溫度是將其轉化為電壓的形式，通過改變電壓值來實現(xiàn)控制溫度與被測溫度的比較。所以，利用剛才介紹的LM324電壓比較器來完成控制電路的核心控制，由于比較器最小輸入電壓差為40mV，而溫度測量中輸出電壓精度在5mV，因此需要加大電阻以提高電壓值，以實現(xiàn)兩個電壓的正常比較?？刂齐娐穲D如下： 圖55、 聲光報警器主要構成器件為555定時器集成芯片。它組成的多諧振蕩器再加上發(fā)光器件和揚聲器，就構成了此聲光報

7、警器，當前置電路產生的邏輯信號為高電平時，則該聲光報警裝置工作，發(fā)出聲光報警。該設計的發(fā)聲頻率為： f=1.44/(R1+2R2)C1 10KHZ所以，發(fā)聲持續(xù)時間： T=1/f1×10-4s。如圖6所示 圖66、 轉碼電路當電壓信號經過A/D轉換器轉換后變成了8位二進制的數(shù)字信號而后續(xù)電路需要的是8421BCD碼，所以需要進行碼制轉換。我們選用集成芯片74185來實現(xiàn)這個功能。7、 顯示電路為控制溫度的顯示電路。這里采用的是七輸入數(shù)碼管，即七段顯示數(shù)碼管，這種數(shù)碼管有共陰極和共陽極之分。應用此種數(shù)碼管時，必須前置譯碼電路，即7448N七段數(shù)碼顯示譯碼器。總電路圖：元件清單表：序號元

8、器件型號名稱功能數(shù)量1AD548CH運算放大器12AD648CH運算放大器13AD57412位A/D轉換器1474LS283D2574185二進制8421BCD轉換器36LM324D4774LS32D兩輸入或非門1802BZ2.2穩(wěn)壓管19SONALERT蜂鳴器110555定時器1117448N七段數(shù)碼顯示譯碼器3127輸入數(shù)碼管7輸入數(shù)碼管3132N5444可控硅2141N1202C整流器115VCC/VEE直流電壓源若干6、 設計收獲、體會和建議通過一周的課程設計，我對數(shù)字電路有了更進一步的了解，也對此產生了濃厚的興趣。剛開始我不太明白電路時如何連接的，并且對其原理也只是略知一二，但通過翻

9、閱大量的資料以及同學的互相溝通，最終使我克服了設計中遇到的困難，雖說不能說是很成功，但是感覺還行。在這次課程設計中我們不僅了解了關于電子技術的知識，更重要的是我懂得了如何在猶豫時鑒定自己的信念，如何在困惑中冷靜的思考，如何在痛苦中放松緊張的情緒，如何在絕望中尋找重生的機會！雖然過程曲折，但是從開始時滿腹激情到最后，汗水背后的復雜心情，點點滴滴無不令我回味和成長。有付出就會有收獲，我相信在以后的日子只要凡事都堅持不懈一定會成功。同時要給老師一些小小的建議：可以盡量提前一點點布置，不是說非要很多時間來完成，而是和多媒體課程設計都在同一周，如果能夠錯開時間更好了。7、 參考文獻1、電子技術實驗 郝國法 粱柏華 編著 冶金工業(yè)出版社 2007年4月第1版2、電子技術基礎（模擬部分）第五版 康華光 主編 高等教育出版社 2006年1月第5版 3、謝自美. 電子線路設計·實驗·測試. 華中科技大學出版社.2006.8 4、陸坤等. 電子技術設計. 電子工業(yè)出版社.2001.5 5、數(shù)字電路課程設計及實驗 李維 主編 大連理工