温度数显控制电路Word下载.docx

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3、完成电路的安装、测试；

4、编写设计、安装、测试报告。

3、设计报告的内容

1、设计题目与设计任务（设计任务书）；

2、前言（绪论）（设计的目的、意义等）

3、设计主体（各部分设计内容、分析、结论等）

4、结束语（设计的收获、体会等）

5、参考资料

4、设计时间与安排

1、设计时间：

2周

2、设计时间安排：

熟悉实验设备、收集资料：

2天

设计图纸、实验、计算、程序编写调试：

5天

编写课程设计报告：

2天

答辩：

1天

1、前言

1、设计目的

本课程设计是在数字电路实验基础上，进行更高层次的命题设计实验，要求学生在教师指导下独立查阅资料、设计、安装和调试特定功能的仿真电路。

培养学生利用模拟、数字电路知识，解决电子线路中常见实际问题的能力，使学生积累实际电子制作经验，目的在于巩固基础、注重设计、培养技能、追求创新、走向实用。

2、设计要求

1、以电子技术基础的基本理论为指导，将设计实验分为基础型和系统型两个层次，基础型指基本单元电路设计与调试，系统型指若干个模拟、数字基本单元电路组成并完成特定功能的电子电路的设计、调试；

2、熟悉常用电子仪器操作使用和测试方法；

3、学习计算机软件辅助电路设计方法，能熟练应用仿真软件进行电路设计和仿真；

4、拓展电子电路的应用领域，能设计、制作出满足一定性能指标或特定功能的电子电路设计任务。

2、课程设计内容及分析

方案1

1、各部分电路的组成和分析

1、数显温度测量器

技术指标与要求：

1、温度测量范围：

0~300℃。

2、以数字形式显示温度。

3、当温度高于某值时温控电路控制的蜂鸣器鸣笛报警。

电路整体分析如图1：

（

图1电路整体分析图

2、温度传感器电路分析

本次使用的温度传感器为pt100.其特性如下：

1Pt100热敏电阻将温度变化转换成电阻值的变化：

温度是0℃，阻值为100Ω；

温度100℃时，阻值为138.5Ω；

温度200℃时，阻值177Ω；

温度电阻系数0.385Ω/℃，基本呈线性增长，温度表如表1。

②电阻/电压转换电路

1、当t=-50℃时，运放的输出电压为

Uo=（1+80.31/33）×

0.3=1.03V

2、当t=200℃时，运放的输出电压为

Uo=（1+175.84/33）×

0.3=1.90V

3、在-50℃～200℃，输出电压在1.0～1.9V间。

在电阻/电压转换电路后，接一电压跟随器，提高带负载的能力。

所选运放均由LM324提供。

2由ICL7107组成A/D转换与数码驱动电路。

四只数码管共阳组成高精度数字电压表头，用来显示温度（1mV就代表1℃）。

④电源±

5V和GND由实验室EM1716提供。

表1铂电阻对应温度表Pt100

温度℃

25

50

75

100

125

150

175

200

电阻Ω

109.7

119.4

128.9

138

147.9

157.3

166.6

175.8

传感器放大电路如图2：

图2传感器放大电路

工作原理:

从系统的5V供电端通过一支3K92的电阻就连接到pt100www.8ttt8.com按照<

8ttt8table>

PT100的参数,其在0℃到400度的区间内,电阻值为100至280.9W，我们sSBbWw按照<

其串联分压的揭发，使用公式:

Vcc/（pt100+3K92）*pt100=输出电压（mV），可以计算出其在整百度时的输出电压，见8ttt8表2:

表2pt在整百℃输出电压

温度℃

PT100阻值W

传感两端电压mV

100.00

0.019

1

100.39

0.072

119.40

2.661

138.51

5.264

157.33

7.828

175.86

10.352

250

194.10

12.836

300

212.05

15.281

350

229.72

17.688

400

247.09

20.054

3、A/D转换及数显电路分析

本课程设计使用的是常用的A/D转换芯片ICL713，如图3

图3A/D转换芯片ICL713

ICI7135是4位双积分A/D转换芯片,可以转换输出±

20000个数字量,有STB选通控制的BCD码输出,与微机接口十分方便.ICL7135具有精度高（相当于14位A/D转换）,价格低的优点.其转换速度与时钟频率相关,每个转换周期均有:

自校准（调零）,正向积分（被测模拟电压积分）,反向积分（基准电压积分）和过零检测四个阶段组成。

ICL7135主要参数如表3：

表3ICL7135主要参数

电源电压

V+

+6V

温度范围

0℃to70℃

V-

-9V

热电阻

PDIP封装

qJA（℃/W）

55

模拟输入电压

V+toV-

最大结温

150℃

参考输入电压

最高储存温度范围

-65℃to150℃

时钟输入电压

GNDtoV+

ICL7135典型应用电路图如4：

图4ICL7135典型应用电路图

根据以上思路设计出如下的A/D复用共阳极LED显示屏电路，如图5所示就是本实验用的41/2位数的A/D复用共阳极LED显示屏仿真电路。

图541/2位数的A/D复用共阳极LED显示屏电路

如图所示，ICL7135输出端引脚B8-B1为BCD码的数据输出端，将他们分别连在7447译码器的相应管脚，最终来控制数码管的显示状态，而输出引脚D5-D1分别为万、千、百、十、个位的选通端，经连接三极管的基极最终控制哪个数码管的亮灭。

最终输出数字量=10000×

（VIN/VREF）。

注意：

CLKIN:

时钟信号输入.当T=80ms时,fcp=125kHz,对50Hz工频干扰有较大抑制能力,此时转换速度为3次/s.极限值fcp=1MHz时,转换速度为25次/s.此部分可以用555定时器构成的多谐振荡器提供时钟信号。

4、温控电路

控制电路采用LED，LED亮时表示超过温度，否则不超。

温控仿真电路如图7。

图7控制电路

方案1的总电路图如图8。

图8方案1总电路图

方案2

1、各部分组成及分析

1、pt100

本次使用的温度传感器为pt100.其特性如下：

1Pt100热敏电阻将温度变化转换成电阻值的变化：

温度电阻系数0.385Ω/℃，基本呈线性增长。

3由ICL7107组成A/D转换与数码驱动电路。

4电源±

PT100的参数,其在0℃到400度的区间内,电阻值为100至280.9W，我们sSBbWw按照<

Vcc/（pt100+3K92）*pt100=输出电压（mV），可以计算出其在整百度时的输出电压。

方案2所用的pt100与方案1的相同。

Pt100在整XX输出电压同表2.

如表：

同表2。

同表2pt100在整XX输出电压

pt100的阻值与温度关系如图9。

图9pt100的阻值与温度关系

温度传感放大电路度图10。

图10温度传感放大电路

2、555定时器

555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。

一般用双极性工艺制作的称为555，用CMOS工艺制作的称为7555，除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。

555定时器的电源电压范围宽，可在4.5V~16V工作，7555可在3~18V工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。

该电路的振荡周期为：

T=0.7（R1+2R2）C

555定时器仿真电路图如图11。

图11555定时器仿真电路图

它的各个引脚功能如下：

　　1脚：

外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。

　　8脚：

外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5~16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3~18V。

一般用5V。

　　3脚：

输出端Vo

　　2脚：

低触发端

　　6脚：

TH高触发端

　　4脚：

是直接清零端。

当此端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。

　　5脚：

VC为控制电压端。

若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。

7脚：

放电端。

该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。

3、D触发器

当测量温度小于预置温度时，Q非=1，测量电路导通；

当测量温度大于预置温度时，Q=1，预置电路导通。

D触发器的特征方程如下

　　Qn+1=D

D触发器仿真电路图如图12。

图12D触发器仿真电路图

4、数显与控制电路

通过数显电路来控制数码管的变化，数码管的前方用7448译码器来控制。

而对于控制电路，则是用发光二级管与或非门组成。

通过多次试验，得出显示与控制电路与模拟量和参考量的关系。

和pt100相互吻合。

2/15Vref*数码管显示数字*模拟量≈参考量

例如：

参考量=+15V如果模拟量是+2.661V，则数码管显示2。

方案2的显示与控制的仿真电路如图13.

图13方案2的显示与控制的仿真电路

3、课程设计完整方案

详见方案2。

4、电路仿真结果及结论

通过仿真软件multisim和protues的应用，将模拟量与数码管显示的数值得出结论。

即公式：

2/15Vref*数码管显示数字*模拟量≈参考量。

当到达13/15~1倍的Vref时，数码管显示的最大值是7。

而控制电路，即二极管发光。

仿真电路的显示结果如图14。

图14仿真电路的显示结果

5、课程设计体会和收获

1、通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。

在整个设计过程中，我们通过的方案包括设计了两套电路原理和芯片上的选择。

2、在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。

3、我觉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。

平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。

而且还可以记住很多东西。

比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。

所以这个期末测试之后的课程设计对我们的作用是非常大的。

4、经过两个星期的课程设计，过程曲折可谓一语难尽。

在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨。

从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。

5、此次课程设计，学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题，出现差错的随机应变，和与人合作共同提高，都受益非浅，今后的制作应该更轻松，自己也都能扛的起并高质量的完成项目。

6、参考资料

［1］《电路》作者：

邱关源　主编电路第5版出版社：

高等教育出版社

［2］《模拟电子技术基础》作者：

童诗白华成英主编第四版出版社：

［3］《数字电子技术基础》作者：

阎石主编第四版出版社：