多路数据巡回检测与显示电路的设计.docx
《多路数据巡回检测与显示电路的设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《多路数据巡回检测与显示电路的设计.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
多路数据巡回检测与显示电路的设计
多路数据巡回检测与显示电路的设计
题目多路数据巡回检测与显示
姓名
学号
所在学院武汉工业学院
年级专业10级电气信息类
指导老师
完成时间2012年6月11日
多路数据巡回检测与显示电路的设计
摘 要：
自动化工业生产或大型设备（如激光器）中，经常需要对生产过程或运行状态的各种工作参数实时进行巡回检测、监视并报警，以确保系统的稳定可靠性。
本实验要求设计并调试多路数据巡回检测、显示与报警电路。
我们要监测的信号是浓度，湿度，气压等模拟信号，为了能让这些信号被检测,且要让不能处理模拟信号的计算机去处理，所以有必要将其都转化成数字信号，否则不能实现现场的自动监测与控制。
因此如何将这类模拟量转换成数字量,而且实现多通道的自动采集成为整个系统的设计关键。
关键词：
多路，自动化，巡回监测，报警，显示
DataCircuittodetectanddisplaycircuitdesign
Abstract:
Automationofindustrialproductionorlarge-scaleequipmentsuchaslasers,oftenrequirestheproductionprocessoroperationalstatusofvariousoperatingparametersinrealtimecircuitdetection,monitoringandalarmtoensuresystemstabilityandreliability.Theexperimentaldesignanddebuggingofmulti-channeldatacircuitdetection,displayandalarmcircuit.
Wewanttomonitorthesignalconcentration,humidity,pressureandotheranalogsignals,inordertoallowthesesignalstobedetected,andletnothandleanalogsignalthecomputertodealwith,itisnecessarytobeconvertedintodigitalsignals,itcannotbeachievedon-siteautomaticmonitoringandcontrol.Therefore,howwillthistypeofanalogconvertedtodigital,andmulti-channelautomaticacquisitiontobecomethekeytotheoverallsystemdesign.
Keywords:
multi-channel,automated,rovingmonitoring,alarm,display
目录
摘 要I
AbstractII
第一章绪论1
1.1课程设计的目的1
1.2课程设计的指标1
1.3课程设计的原理1
第二章设计原理图2
第三章系统单元电路3
3.1温度传感器3
3.2比较电路4
3.3报警电路6
3.4模拟开关电路6
3.5A/D转换7
3.6S/H电路9
3.7D/A转换10
3.8显示电路11
第四章总结12
第1章绪论
1.1课程设计的目的
（1）数字电子技术课程设计是数字电子技术课程的实践环节，学生根据某一课题技术指标或逻辑功能的要求，进行电路设计，工程估算，实验测试与调整，并写出实验总结报告。
（2）通过电路综合性实践训练，达到深化所学的理论知识，掌握一般电路的分析方法，增强独立分析问题与解决问题的能力。
通过课程设计使学生初步具有分析、寻找和排除电子电路中常见故障的能力。
（3）通过课程设计让学生掌握采用EWB电路仿真设计软件的基本方法，并能熟练利用EWB软件设计一个电子技术综合问题，并在实验板上成功下载，为以后进行工程实际问题的研究打下设计基础。
（4）培养学生严肃认真的工作态度和科学作风，为今后从事电子行业打下坚实的基础。
软件开发环境描述
1.2课程设计的技术指标
（1）、设计、调试、仿真多路数据循环监测、显示与报警电路。
（2）、多路（两路）数据为模拟信号，是两路可变电阻上的直流电压（VDC）。
（3）、正常直流电压：
VDC=1.5∽3.5Ｖ，当VDC<1.5Ｖ，报警（发光显示）。
（4）、采样数据的巡回显示。
1.3课程设计的原理
此电路主要有四个模块构成，通过滑动变阻器实现电压信号的多路输出，当输出电压出现在规定的范围以外时，通过比较器把输入电压和预设电压进行比较来报警。
电压信号则由ADC08系列A/D转换芯片把模拟电压信号转化成16位2进制数据输出。
两片74HC147芯片组成控制电路，通过计数器的数据叠加在不同时刻控制选择不同的通路输出；输出模块把数字信号正确的输出。
由以上几部分便构成了完整的多路巡回监测与显示电路。
第2章
总体设计原理图
T
uo
Uac
Udc
模拟参数控制要求：
1、正常工作温度：
t=（27+3）。
C，当t>30℃时，报警（发光显示）；当t<24℃时，报警（发光显示）。
2、正常直流电压：
Udc=1.5~3.5V，当Udc<1.5V时，报警（发光显示）
3、交流正弦电压：
Uac=1~2V，f=1kHZ，观测D/A转换后的电压波形。
4、采样数据的巡回显示。
第三章系统单元电路
3.1温度传感器
信号提取要利用传感器才能实现。
这次主要运用以AD590主要的温度传感器的应用电路。
AD590是电流型（即产生一个与绝对温度成正比的电流输出）集成温度传感器的代表产品。
AD590的主要电气参数为：
工作电压范围：
+4~+30V
测温范围：
-50~+150℃
25℃电流输出（298.20K）：
298.2uA
上图是从没有引脚的一端向有引脚一端看过去的图，第三个脚可以不用,是接外壳做屏蔽用的。
测量温度是把整个器件放到需要测温度的地方。
AD590的输出电流值说明如下：
其输出电流是以绝对温度零度（-273℃）为基准，每增加1℃，它会增加1μA输出电流，因此在室温25℃时，其输出电流Iout=（273+25）=298μA。
总电路中AD590电路的选用：
左图所示的为最简单的测温电路，它仅对某一温度进行调整，至于这一点选什么温度值好，要看使用范围而定，若选在25℃，通过调节RP，使（R+RP）×I=298.2mV，则在此温度下的温度系统能满足1uA/K的精确度要求。
3.2比较电路
经传感器转换后的电信号与某一给定值（基准电压UR）比较时，将产生一个开关信号，此信号送到时执行机构可报警（或发光显示）。
左图所示的为双运放构成的上下限比较电路，例如，当Ui>Ur1时U01为高电平，而Ui放大比较电路
来自电容传感器电路的变化直流信号送入A2放大器放大，A2的正端电压通过A3被R18和R20分压，A2的反向端直接接至VR2电位器中点，调节VR2电位器中点可改变A2反向端的电位，也就是改变A2的输出电压。
来自电容传感器电路的变化直流信号电压和VR2电位器中点的直流电压叠加到A2的反向端，通过A2线性放大后，A2输出变化的直流电压，调节电位器VR2中点电压实际就是改变电容探头离钢板的实际探测距离。
A2输出电压一路接A4的正向输入端，另一路接A5的反向输入端，调节VR3电位器中点电压，可同时改变A4的反向电压和A5的正向电压，D5起箝位电压作用。
当A2输出电压跌落至D5箝位电压时，A4和A5之间无输出电压。
当A2输出电压大于A4反向端电压时，A4输出高电平，D6发光二极管点亮；当A2输出电压小于A5正向输出电压时，A5输出高电平，D7发光二极管点亮，指示电容探头升高或降低。
当手动／自动开关闭合时，A4和A5的电压能通过模拟开关M传输到D8和D9，以驱动后续的光耦电路。
3.3报警电路
上图简单的低电压报警电路，当输入为为低电平时，报警装置报警。
3.4模拟开关电路
3.5A/D转换
本次电路设计中A/D转换运用逐次比较式单片集成芯片ADC0801系列
ADC0801~0805型为美国NationalSemicondator公司产品，是当前较流行的中速廉价型产品之一。
由于它具有三态输出锁存器，可直接驱动数据总线，因而可直接与微处理器接口。
此外，模拟输入采用差分输入方式，能量大限度抑制共模噪声。
其主要特性如下：
分辨率：
8位；
转换时间：
100
非线性误差：
片内有时钟产生器；
电源电压：
单+5V供电；
模拟输入电压范围：
0~+5V；
模拟输入通道数：
单通道；
低功耗：
典型电源电流1.5mA。
引脚图如下
ADC0801～0805构成的自激式A／D转换电路
ADC0801~0805提供两个信号输入端VIN（+）和VIN（-）。
当输入信号为（0~Umax）时VIN（-）接地，VIN（+）接Umax；当输入信号为（Umin~Umax）时VIN（-）接Umin，VIN（+）接Umax。
转换器的零点无需调整，而输入电压的范围可以通过调整VREF/2端的电压加以改变，VREF/2端的电压值应是输入电压范围的1/2。
例如：
输入电压范围是0.5V到3.5V时,VREF/2端应加强1.5V。
当输入电压是0至+5V时，VREF/2端无需加任何电压（浮空即可），而由内部供电电源分压得到。
/CS是片选端，/WR是控制芯片启动的输入端，当/CS和/WR同时有效时，便启动转换。
/INTR是转换结束信号输出端，输出跳转低电平表示本次转换已经完成，可作为中断或查询信号。
如果将/CS接地，/WR端与/INTR端相连，则ADC080X就处于自动循环转换状态。
/RD为转换结果读出控制端，当/CS和/RD端同时有效时，输出数据锁存器DB0~DB7提供8位并行二进制数据输出，同时使/INTR复位。
3.6取样/保持（S/H）电路
在A/D转换前需要将模拟信号变换成能直接满足A/D变换要求的信号电平输入方式。
为了减小动态数据的测量误差，对于快速变化的输入信号，数据采集系统中往往设置S/H电路，以防止采样过程中信号发生变化。
因此，多路开关、S/H电路是数据采集系统前向通道中的一个重要环节。
此外，转换电路中是否一定要使用S/H器，这完全取决于输入信号的频率，对于快速变化的信号，必须在A/D前加S/H电路；对于一般非快速变化的输入信号，可以不使用S/H器。
目前S/H电路大多为集成芯片，最常用的有LF198/LF298/LF398和AD582。
由LF198组成的采样保持电路
LF198是单块集成采样保持电路，其中利用高电压离子场效应晶体管技术获得超高压直流精度与快速采集的信号和低下降速率。
LF198非常适合各种各样的采样保持的应用，包括数据采集、A/D转换、同步解调和自动测试装置。
1）工作电压范围为士5~±18V;
2）捕获时间3）TTL、PMOS和CMOS兼容逻辑输入;
4）保持级在CH=0.O1μF时，为0.5mV（典型值）；
5）低输入偏移；
6）增益精度为0.002%；
7）低噪声的输出模式；
8）采样或保持高抑制比；
9）宽带宽。
3.7D/A转换
本转换电路采用DAC0808芯片（下图为引脚图）
由DAC0808组成的转换电路图
3.8显示电路
基74HC164组成的显示电路
第4章结语
本次电子课程设计使我懂得了自己动手在实验性技术学科的重要性，同时也学到了很多东西，也运用了一些课本上的知识，是无形的知识真实的反应出实际的成果。
在设计电路的过程中确实遇到了一些问题，但通过查询书籍以及网络，也很快得到了解决，一些电路中芯片的选用，确实是在学习课本知识时不曾考虑过的，这样也给自己学习上积累了些许经验。
以后再学习中，也要多重视实验及动手能力，是自己的专业素质得到更好的提高。
参考文献：
《电子科技基础数字部分（第五版）》主编康华光
《电子科技基础模拟部分（第五版）》主编康华光
《电路计算机设计仿真与测试》主编张双德毛哲忽略此处..
升级会员 