电子技术课程设计--温度测量与控制器
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北京电子科技学院课程设计报告( 2010 – 2011年度第一学期)名称:模拟电子技术课程设计题目:温度测量控制系统的设计与制作学号:学生姓名:指导教师:成绩:日期:2010年11月17日目录一、电子技术课程设计的目的与要求 (3)二、课程设计名称及设计要求 (3)三、总体设计思想 (3)四、系统框图及简要说明 (4)五、单元电路设计(原理、芯片、参数计算等) (4)六、总体电路 (5)七、仿真结果 (8)八、实测结果分析 (9)九、心得体会 (9)附录I:元器件清单 (11)附录II:multisim仿真图 (11)附录III:参考文献 (11)一、电子技术课程设计的目的与要求(一)电子技术课程设计的目的课程设计作为模拟电子技术课程的重要组成部分,目的是使学生进一步理解课程内容,基本掌握电子系统设计和调试的方法,增加集成电路应用知识,培养学生实际动手能力以及分析、解决问题的能力。
按照本专业培养方案要求,在学完专业基础课模拟电子技术课程后,应进行课程设计,其目的是使学生更好地巩固和加深对基础知识的理解,学会设计小型电子系统的方法,独立完成系统设计及调试,增强学生理论联系实际的能力,提高学生电路分析和设计能力。
通过实践教学引导学生在理论指导下有所创新,为专业课的学习和日后工程实践奠定基础。
(二)电子技术课程设计的要求1.教学基本要求要求学生独立完成选题设计,掌握数字系统设计方法;完成系统的组装及调试工作;在课程设计中要注重培养工程质量意识,按要求写出课程设计报告。
教师应事先准备好课程设计任务书、指导学生查阅有关资料,安排适当的时间进行答疑,帮助学生解决课程设计过程中的问题。
2.能力培养要求(1)通过查阅手册和有关文献资料培养学生独立分析和解决实际问题的能力。
(2)通过实际电路方案的分析比较、设计计算、元件选取、安装调试等环节,掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。
(3)掌握常用仪器设备的使用方法,学会简单的实验调试,提高动手能力。
数字温度计《数字电子技术课程设计》指导老师:学院:电气工程与自动化学院专业:电子信息工程班级:姓名:学号:2007年5月数字式温度计用传统的水银或酒精温度计来测量温度,不仅测量时间长、读数不方便、而且功能单一,已经不能满足人们在数字化时代的要求,本文提出了一种新型的数字式温度测量电路的设计方案。
一、设计目的(1)了解大规模专用集成电路的组成;(2)了解半导体温度传感器的工作原理;(3)掌握非电量测量基本原理;(4)了解A/D转换的概念;(5)学会基本放大电路的使用以及调试;(6)掌握利用大规模集成电路设计数字式温度计电路和调试的方法。
二、设计内容及要求(1)利用大规模集成电路ICL7107型三位半A/D转换器和集成温度传感器AD590设计一数字式温度计电路;(2)要求温度测量范围为-55℃~150℃;显示采用三位半LED显示,自动显示正负号;取样速率约为6次/秒;准确度±1%±1字;(3)工作温度范围0~40℃,电源为士5V,要既可以采用交流,也可采用直流供电;(4)画出电路图,写出完整的报告(包括电路结构的确定、元件参数的确定);(5)用面包板格出电路,并调试之。
三、数字式温度计的组成和工作原理这种数字式温度表由温度传感器、t/V转换电路、基准电源、三位半数字电压表、电源五个部分组成。
图1 数字温度计设计框图1.集成温度传感器图2(a)所示AD590是美国生产的集成温度传感器,具有很高准确度。
采用Y0-52封装的AD590,外形同小功率晶体管相似。
第1脚为正极.第2脚为负极.第3脚接管壳,使用时将第3脚接地,可起到屏蔽作用。
AD590的测温范围是—55℃~150℃,电源电压范围是4—30V。
当工作电压选5V、温度保持125℃;长期温度漂移仅±1℃/月。
AD590的图形符号见图1(b).它等效于1个高吸抗的恒流源。
在工作电压为1—30V 、测温范围是—55~150℃的范围之内,对应于热力学温度T 每变化1K ,就输出1μA 的电流。
温度测控仪设计学生:XXX 指导教师:XXX内容摘要:本文主要介绍了智能温度测量仪的设计,包括硬件和软件的设计。
先对该测量仪进行概括性介绍,然后介绍该测量仪在硬件设计上的主要器件:“Pt100热电阻”、AT89C51单片机和LCD显示器以及描述测量仪的总体结构原理。
在本设计中,是以铂电阻PT100作为温度传感器,采用恒流测温的方法,通过单片机进行控制,用放大器、A/D 转换器进行温度信号的采集。
总体来说,该设计是切实可行的。
关键词:温度 Pt100热电阻 AT89C51单片机 LCD显示器Design of and control instrumentAbstract: This paper describes the design of the intelligent temperature measuring instrument, including hardware and software design. Be the first general description of the measuring instrument, and then describes the hardware design of the measuring instrument's main device: "Pt100 thermal resistance", AT89C51 microcontroller and LCD display, and describe the principle of measuring the overall structure. In this design, as is the PT100 platinum resistance temperature sensor, temperature measurement using constant current method, through the microcontroller to control, amplifier, A/D converter for temperature signal acquisition. Overall, the design is feasible.Keywords:temperature Pt100 thermal resistance AT89C51 microcontroller LCD monitor.目录前言 (1)1 总体硬件方案设计 (1)1.1温度传感器的放大电路设计 (2)1.2TLC549模数转化电路设计 (4)1.3显示电路设计 (5)1.4无线发送与接收模块的选择与设计 (5)1.5键盘设计 (6)2 总体的软件程序的设计 (6)2.1温度数据采集和数据处理子程序的设计 (6)2.2温度显示、保存处理的子程序设计 (7)2.3无线发送与接受的子程序的设计 (7)2.4十组温度查询的子程序设计 (9)3 调试与结果分析 (10)3.1调试仪器及方法 (10)3.3软、硬件调试与故障原因分析 (10)4 结束语 (10)附录1:硬件原理图及PCB板 (12)附录2:软件程序代码 (13)参考文献 (34)温度测控仪的设计前言随着工业生产效率的不断提高,自动化水平与范围也不断扩大,因而对温度检测技术的要求也愈来愈高,现在工业上通用的温度检测范围为200 ~3000℃,而今后要求能测量超高温度与超低温度。
课程名称:电子技术课程设计设计题目:院系:专业:年级:姓名:指导教师:XXXX大学XX校区XX 年X月X日课程设计任务书专业: 姓名: 学号:开题日期: XX年X月X日完成日期:XX年X月X日题目: 数字温度计一、设计的目的1、设计一个简易的数字温度计满足一定的测量范围并通过LED显示出来;2、了解常用电子器件的类型和特性,并掌握合理选用的原则;3、进一步熟悉电子仪器的使用方法;4、学会撰写课程设计总结报告;5、培养独立分析问题和解决实际问题的能力;6、培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。
二、设计的内容及要求1、测温范围为—30℃~+120℃,精度为±0.5℃;2、LED数码管直读显示,当温度为“负”则最高位显示“—”号,最低位显示单位“C”;3、当温度不在测量范围内(<—30℃或>+120℃)时,蜂鸣器报警且发光二极管闪烁。
三、指导教师评语四、成绩:指导教师(签章)年月日摘要:本设计以AT89C51单片机为核心,DS18B20数字式温度传感器为温度传感器,7段LED数码管构成显示电路;单片机控制DS18B20进行温度采集,在接收DS18B20传回数据后进行处理,通过74LS245驱动数码管显示实时温度的动态显示。
由于采用的是可编程器件作为控制核心,与传统的温度计相比该温度计具有示数直观,精度可调,功能易扩展等优点。
关键词:数字温度计、AT89C51 、DS18B20 、74LS245 、LED设计背景随着人们生活水平的不断提高,数字化无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否定的,科学技术向着数字化、智能化控制方向发展,其中数字温度计就是一个典型的例子。
数字温度计与传统的温度计相比,具有读数方便,测温范围广,测温准确,其输出温度采用数字显示,主要用于对测温比较准确的场所,或科研实验室使用。
温度计是常用的热工仪表,常用于工业现场作业过程的温度测量,在工业生产过程中,不仅需要了解当前温度读数,而且还希望能了解过程中的温度变化情况。
单片机课程设计报告设计题目:温度监测系统专业:班级:学生姓名: _____学号:指导教师:__目录一、引言 (2)二、设计目的与要求 (2)三、总体设计方案 (2)四、实验原理 (3)五、材料清单 (4)六、基本芯片及其原理 (5)6.1单片机6.2温度传感器及其原理6.3 DS18B20传感器的温度数据关系七、程序设计 (7)八、系统框图 (11)九、工作流程图 (12)十、硬件电路图 (14)十一、结束语 (15)十二、参考文献 (15)温度监测系统课程设计任务书一、引言温度是工业控制中主要的被控参数之一,特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中,具有举足重轻的作用。
对于不同场所、不同工艺、所需温度高低范围不同、精度不同,则采用的测温元件、测方法以及对温度的控制方法也将不同;产品工艺不同、控制温度的精度不同、时效不同,则对数据采集的精度和采用的控制算法也不同,因而,对温度的测控方法多种多样。
随着电子技术和微型计算机的迅速发展,微机测量和控制技术也得到了迅速的发展和广泛的应用。
利用微机对温度进行测控的技术,也便随之而生,并得到日益发展和完善,越来越显示出其优越性。
作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步,其应用领域较广泛。
传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。
因此,了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。
为了提高对传感器的认识和了解,尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途,基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。
本系统利用传感器与单片机相结合,应用性比较强,本系统可以作为仓库温度监控系统,如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统,以及构成智能电饭煲等等。
课题主要任务是完成环境温度监测,利用单片机实现温度监测并通过报警信号提示温度异常。
本设计具有操作方便,控制灵活等优点。
本设计系统包括单片机,温度采集模块,显示模块,按键控制模块,报警和指示模块五个部分。
河南机电高等专科学校电子技术课程设计报告设计课题:简易数字温度计的设计题目:简易数字温度计的设计一、设计任务与要求设计任务:设计出一个简易的数字温度计,用来测量0-100度之间的温度,使其度数显示在数字显示器上。
设计要求:1、制作出一个数字温度计。
2、画出整体电路图,写出课程设计报告。
3、同组同学的的设计不能雷同。
4、电路图中的图形必须本人亲自绘制。
5、每个同学必须有实物,并基本能工作。
二、方案设计与论证(1)方案一:本方案采用AD590单片集成两段式敢问电流源温度传感器对温度进行采集,采集的电压经过放大电路将信号放大,然后经过3.5位A/D转换器转换成数字信号,在进行模拟/数字信号转换的同时, 还可直接驱动LED显示器,将温度显示出来。
系统方框图如下:系统方案框图(2)方案二:使用数字传感器采集温度信号,然后将被测温度变化的电压或电流采集过来放大适当的倍数,进行A/D转换后,将转换后的数字进行编码,然后再经过译码器通过七段数字显示器将被测温度显示出来。
系统方案框图(3)方案三:使用温度频率转变电路,根据温度与频率的线性关系先将温度转变为频率,将转换的频率输入频率计中,频率计电路中通过放大整形电路、主门电路、计数器、锁存器、七段译码输出,在七段显示器中将频率显示出来,显示的频率即为对应的温度值。
方案的分析和比较方案一中的模数转换器ICL7107集A/D 转换和译码器于一体,可以直接驱动数码管,不仅省去了译码器的接线,使电路精简了不少,而且成本也不是很高。
ICL7107只需要很少的外部元件就可以精确测量0到200mv 电压,AD590可以将温度线性转换成电压输出。
而方案二经过A/D 转换后,需要先经过编码器再经过译码器才能将数字显示出来。
方案三只经过温度频率转换就可把温度用相应的频率显示出来,成本较低,可操作性较强。
比较上述三个方案,方案三明显优越于前两个方案,它用热敏电阻采集温度信号,用NE555将温度转化为频率输入频率计中,用CD40110驱动数码管直接实现数字信号的显示,实现数字温度计的设计;省去了另加编码器和译码器的设计,所以线路更简单、直观; 即采用方案三.三、单元电路设计与参数计算通过热敏电阻对温度进行采集,通过温度与频率近乎线性关系,以此来确定输出频率与其对应的温度,不同的温度对应不同的频率值,故我们可以通过频率值的改变来判断温度值,再由数码管表示出来。
课程设计(论文)-基于ADC0809温度测量单片机系统设计武汉纺织大学课程设计目录设计任一.务 (3)二.功能与框图 (4)三.A/D转换电路的制作 (4)四.单片机部分 (11)五.基本人机接口设计 (15)六.附基于ADC0809温度测量单片机系统设计刘建雄录 (15)总程七. 序 (16)八.参考文献 (19)一.设计任务1.设计题目:基于ADC0809温度测量单片机系统设计1.2目的意义:(1)综合运用并巩固所学单片机设计知识;(2)采用编程的方法实现基于ADC0809温度测量单片机系统设计。
1.3设计内容:?A/D转换电路的制作。
? 掌握A/D转换电路的制作。
- 2 -基于ADC0809温度测量单片机系统设计刘建雄? 掌握温度采样电路的原理和制作。
? 掌握将转换的数字信号换算成实际温度值的方法。
? 掌握相应电路的程序编写(2)基本人机接口设计? 完成显示接口设计。
? 完成键盘接口设计。
设计要求:?按题意要求,画出原理图;?单片机接线图;?按照题目要求设计采集电路;?完成单片机控制程序;?完成设计说明书(15页);?设计上交内容:设计说明书(包括1、2、3、4、5项) 1.4设计步骤?理解并确定设计要求?确定整体控制方案?编写程序说明书附录附上电路图一张及汇编控制程序一份,说明书分三章描述,即设计内容的前三点。
二.功能与框图- 3 -基于ADC0809温度测量单片机系统设计刘建雄温度传感器?A/D转换?CPU控制?显示端口如上图,模拟温度传感器采集数据后,经过AD转换,将数据送至8051。
此后8051换算整理数据,将所算得的温度送至显示电路三. A/D转换电路的制作1、A/D转换器?选用芯片目前8路8位逐次逼近型A/D转换CMOS芯片ADC0809无论在工程设计还是教学过程中都是作为首选。
如图,ADC0809由1个8路模拟开关、一个地址锁存及译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。
课程设计题目温度控制系统设计学院自动化学院专业自动化专业班级姓名指导教师2014年6月24日课程设计任务书题目:温度控制系统设计要求完成的主要任务:被控对象为电炉,采用热阻丝加热,利用大功率可控硅控制器控制热阻丝两端所加的电压大小,来改变流经热阻丝的电流,从而改变电炉炉内的温度。
可控硅控制器输入为0-5伏时对应电炉温度0-300℃,温度传感器测量值对应也为0-5伏,对象的特性为二阶惯性系统,惯性时间常数为T1=20秒,滞后时间常数为τ=10秒。
1)设计温度控制系统的计算机硬件系统,画出框图;2)编写积分分离PID算法程序,从键盘接受K p、T i、T d、T及β的值;3)通过数据分析T i改变时对系统超调量的影响.4)撰写设计说明书。
时间安排:6月9日查阅和准备相关技术资料,完成整体方案设计6月10日—6月12日完成硬件设计6月13日-6月15日编写调试程序6月16日-6月17日撰写课程设计说明书6月18日提交课程设计说明书、图纸、电子文档指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日本次课程设计我设计的题目是温度控制系统。
通过专业课程的学习,我将引入计算机,单片机,传感器,以及PID算法来实现电炉温度的自动控制,完成课程设计的任务.计算机的自动控制是机器和仪表的发展趋势,它不仅解放了劳动力,也比以往的人为监控更准确,更及时。
一旦温度发生变化,计算机监控系统可以立即检测到并通过模拟量数字通道传送到计算机。
计算机接收到信号后通过与给定值进行比较后,计算出偏差,再通过PID控制算法给出下一步将要执行的指令。
最后通过模拟量输出通道将指令传送到生产过程,实现机器仪表的智能控制.本次课程设计用到了MATLAB这一软件,通过编写程序,将被控系统离散化。
再通过MATLAB中的simulink 仿真功能,可以看到随着Ki,Kp,Kd改变波形发生的改变,从而可以通过波形直观地看出PID参数对系统动态性能的影响。
课程名称:微机原理课程设计题目:温度检测课程设计随着时代的进步和发展,单片机技术已经普及到我们生活,工作,科研,各个领域,已经成为一种比较成熟的技术,本文将介绍一种基于单片机控制的温度检测仪。
本设计使用简便,功能丰富。
可以实现温度采集,温度报警,重设上下限温度值等功能。
在现代化的工业生产中,需要对周围环境的温度进行检测和控制。
本设计对温控报警问题展开思考,设计一个能根据需求设置低温到高温进行报警并通过数码管显示的系统。
该系统使用STC89C51单片机,同时运用单线数字温度传感器DS18B20,四位共阴数码管显示,按键控制等模块可实现温度的检测与设置。
课题经过实验验证达到设计要求,具有一定的使用价值和推广价值。
本作品使用四位共阴数码管显示,可以清晰地显示当前的报警温度,一定程度避免使用者使用时出错,安全可靠,可使用于各种食品储存室,植物养殖所等地方,实用性很高。
关键字:温度报警器 STC89C51单片机数码管 DS18B20一、课程设计目的和要求 (1)1.1 设计目的 (1)1.2 设计要求 (1)二、总体设计方案 (1)三、硬件设计 (2)3.1 DS18B20传感器 (2)3.2 STC89C51功能介绍 (6)3.3 时钟电路 (8)3.4 复位电路 (8)3.5 LED显示系统电路 (9)3.6 按键控制电路 (11)3.7 蜂鸣器电路 (11)3.8 总体电路设计 (12)四、软件设计 (14)4.1 keil软件 (14)4.2 系统主程序设计 (14)4.3 系统子程序设计 (15)五、仿真与实现 (18)5.1 PROTEUS仿真软件 (18)5.2 STC-ISP程序烧录软件 (19)5.3 使用说明 (20)六、总结 (21)一、课程设计目的和要求1.1 设计目的熟悉典型51单片机,加深对51单片机课程的全面认识和掌握,对51单片机及其接口的应用作进一步的了解,掌握基于51单片机的系统设计的一般流程、方法和技巧,为我们解决工程实际问题打下坚实的基础。
电子技术课程设计题目名称:温度测量与控制器班级:学号:姓名:指导教师:日期:一、 设计题目温度测量与控制器二、 设计任务与要求温度是表征物体冷热程度的物理量,在工农业生产或科学研究中,经常需要对某一系统的温度进行测量,并能自动地控制、调节该系统的温度。
下面设计并制作对某一系统的温度进行测量与控制的电路。
电路要求为:① 被测温度和控制温度均可数字显示。
② 测量温度范围为C 0︒~C 120︒,精度为C 0.5±︒。
③ 控制温度连续可调,精度为C 1±︒。
④ 温度超过额定值时,产生声、光报警信号。
三、 题目分析和内容摘要题目分析:温度测量与控制电路是在实际应用中相当广泛的测量电路。
本次设计主要运用基本的模拟电子技术和数字电子技术的知识,同时综合温度传感器的相关应用,实现温度测量与控制电路的设计。
内容摘要:本次设计以数字电子技术的基础知识为主:用电压比较器来实现温度控制装置,采用555构成的多谐振荡器来实现声光报警装置,用内置译码器的四输入数码管译码显示温度,A/D 转换应用集成芯片完成。
同时运用到模拟电子技术中的滤波放大电路的相关知识: 在A/D 转换前置低通滤波器,来滤除干扰信号,应用放大电路来实现信号幅度与元器件工作范围的匹配。
综合传感器知识,设计决定采用热敏电阻构成的桥式电路来实现温度的测量与转换。
四、整体构思和方案选择方案选择:方案一:由555定时器组成多谐振荡电路,时钟电路产生100ms频率时钟,现在就变成了每100ms计数器内所计的数再经分频来作为温度。
每100ms 到来时,对锁存器电路锁存,锁存以后才能对计数器进行清零。
方案二:系统框图如图1所示,温度传感器测量温度,转换成电压信号后经过滤波消除干扰信号,放大电路将所测信号幅度与后续电路的工作范围做一匹配,所得有用信号经过A/D转换专职转换成数字信号。
此数字信号有三条路径:一、进入超限报警装置与所设定的温度范围进行比较,若超限则发出声光报警;二、经过码制转换后进入数码管显示当前所测温度;三、进入数字比较器与输入的控制温度进行比较,产生温度控制机构的工作信号,同时显示输入的控制温度。
此系统可以对被测体的温度进行实时跟踪测量,并进行有效控制,总体上实现了温度的测量与控制。
图1方案三:系统框图如图2所示,温度传感器用来测量被测体的实时温度并转换成电压信号,该电压信号经过滤波放大电路,成为有用信号分两路进入后续电路:一路进入A/D转换电路将其转换成数字信号显示;电压信号的另一路进入电压比较器,与输入控制温度电压信号进行比较,比较结果信号将驱动温度控制装置工作,对被测体的温度进行实时控制,电压比较器的比较结果将决定是否发出声光报警。
此方案是将测量温度与输入控制温度转换成电压信号进行比较,从而实现了温度的控制。
图2方案选择:方案一:将热电阻由温度的变化通过555定时器构成的多谐振荡器完成V/F变换。
利用分频实现控制温度与频率的对应,整个电路中以频率为参数参与温度的控制过程。
由于其中计数器、分频器和单稳态触发器等功能设计困难,故舍弃。
方案二:将所有的信号都转换成数字信号处理,克服了模拟信号易受干扰的缺点。
而且系统的主要处理部件均采用数字式的元器件,从而使信号的模式与之匹配,对于信号处理的精度就有了保证。
但是由于其上、下限温度限定电路复杂,故舍弃。
方案三:符合要求中控制温度与测量温度的要求。
控制电路中以模拟信号为主,实现起来简单且准确。
综上所述,考虑到三个方案的优缺点,选择方案三作为我们此次温度测量与控制电路的设计方案。
整体构思:总体设计框图如下图3所示,从温度的采集到与设定温度的比较,再到控制过程都是模拟信号,在显示电路中,将模拟信号转换成数字信号显示。
主要由以下几个模块构成:温度传感器、A/D转换器、电压比较器、控制电路(温控电路)、声光报警器、转码电路、显示电路、加热电路。
图3五、具体实现和各部分定性说明及定量计算下面就整体构思中提及的八大模块,依次进行详细的说明。
包括:工作原理、原理图、元器件的选择、参数计算。
最后附上元件的清单表。
各模块设计:1、温度传感器:a)铂测温金属:金属具有随着温度的升高电阻值增大的特性,电阻率与温度的具体关系为:ρ=ρ0(1+αt),其中ρ0为零度时导体的电阻率,α为导体的温度系数。
利用金属的这一特性,我们可以通过监测金属电阻的变化实现温度测量。
制作测温电阻的材料除了铂以外还可以是铜活镍等,而铂的纯度大于99.999%,是最佳的测温材料。
常见铂测温电阻的标称电阻值为100Ω,温度系数是3850×10-6/℃。
标称值的误差影响偏置,而温度系数的误差影响增益。
温度跨度越大误差也越大。
标称值的误差可用一点调整,而温度系数的误差要由间隔温度的两点调整。
当要求很细微的调整温度时,要选用温度系数一致的传感器。
b)测温基本电路:电路的输出: Eout =R1ΔRVIN/(R1+R+ΔR)(R1+R)由于分母中有ΔR项的存在,在恒定条件下工作除了传感器的非线性误差外,还有恒压电路产生的误差,使得误差变得更大。
为此在恒压下工作必须要有线性校正电路。
线性校正电路: 恒压工作时,在传感器自身的非线性误差上还有一个由恒压工作带来的非线性误差,不进行校正就无法实现该精度测量。
校正的方法采用正反馈线性校正。
如图4,在电路中,把运算放大器A2的输入反馈到输入端Vin,反馈量由R3、VR3、R4决定,而且是串联加到Vin 。
这样Vout大,对传感器所加的电压VB也大,结果使得Vout变小,实现了线性校正。
图42、A/D转换器A/D转换部分有两种方案:方案一:利用集成芯片AD574,再结合两片74LS283(4 位二进制超前进位全加器)构成。
该方案工作原理是先将模拟量转换成9位二进制数,再将最低一位和前八位相加这样就可以将测量精度提高到±0.5℃.方案二:利用电阻网络实现A/D转换,此种方案要求的比较器个数较多,不符合节约型社会的要求,而且电路复杂,较难准确实现。
综合考虑,选择方案一,即AD574来实现A/D转换。
设计原理图如下图5所示:滤波放大信号的输出作为A/D转换的模拟量输入,进入引,引脚D0~D9作为数字信号输出,当电路图如此连接后就可以实现脚20VIN模数转换功能,当经过滤波放大的电压信号输入时,经过转换就可以输出9位二进制的数字信号。
将这9位数字信号的高8位与最低一位相加,从而将转换精度提高。
图53、电压比较器LM324是运放集成电路,电路模型如图6所示。
它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器,除电源共用外,四组运放相互独立。
每一组运算放大器可用图7所示的符号来表示,它有5个引出脚,其中“+”、“-”为两个信号输入端,“V+”、“V-”为正、负电源端,“Vo”为输出端。
两个信号输入端中,Vi-(-)为反相输入端;Vi+(+)为同相输入端。
LM324的引脚排列见图7。
图6 图74、控制电路(温控电路)由于通过温度传感器测得温度后,将温度值转化为电压值,因此,利用电压值之间的大小关系就可以控制温度的大小。
我们调节温度是将其转化为电压的形式,通过改变电压值来实现控制温度与被测温度的比较。
所以,利用刚才介绍的LM324电压比较器来完成控制电路的核心控制,由于比较器最小输入电压差为40mV,而温度测量中输出电压精度在5mV,因此需要加大电阻以提高电压值,以实现两个电压的正常比较。
控制电路图如下:图8温度控制选择可通过电位器W2来实现.通过调节W2可使其中间头的电压在0~1.2V之间的范围内变换,对应的控制温度范围为0~120℃,完全可以满足一般的加热需要。
将开关K打在2的位置,电位器W2中间头的电压经过电压跟随器A后送到数显表头输入端来显示控制温度数值.调节电位器W2,数显表头所显示的数值随之变化,所显示的温度数值即为控制温度值.电位器W1为预控温度调节,其电压调节范围为0——0.27V,对应可调节温度范围为0——27℃.此电位器调整后,其中间头的电压与电位器W2中间头的电压分别送入比较放大器B(放大倍数为1)的反相及同相输入端,B 输出端的电压为二输入电压之差.此电压对应两个设定的温度值之差.当温度传感器输出的电压小于B的输出电压时,C输出高电平。
当温度传感器输出的电压大于B的输出电压而小于A的输出电压时,表明实际温度已接近控制温度,C输出低电平,电压比较器D输出高电平。
当实际温度上升到100℃以上时,温度传感器的输出电压大于1V,电压比较器D输出低电平。
5、声光报警器该报警装置如图9所示,主要构成器件为555定时器集成芯片。
它组成的多谐振荡器再加上发光器件和扬声器,就构成了此声光报警器,当前置电路产生的逻辑信号为高电平时,则该声光报警装置工作,发出声光报警。
该设计的发声频率为:f=1.44/[(R1+2R2)C1] ≈10KHZ所以,发声持续时间: T=1/f≈1×10-4s图9当测温电路测量出温度时,信号传送至RST端即可,电路如图10:图106、转码电路当电压信号经过A/D转换器转换后变成了8位二进制的数字信号,而后续电路需要的是8421BCD码,所以需要进行码制转换。
我们选用集成芯片74185来实现这个功能,如图11是74185的元件图:图117、显示电路如图12所示,为控制温度的显示电路。
这里采用的是七输入数码管,即七段显示数码管,这种数码管有共阴极和共阳极之分。
应用此种数码管时,必须前置译码电路,即7448N七段数码显示译码器。
图128、加热电路图13加热电路如图13,当温度传感器输出的电压小于B的输出电压时,C 输出高电平,可控硅T1因获得偏流一直导通,交流220V直接加在电热元件两端,进行大功率快速加热.当温度传感器输出的电压大于B的输出电压而小于A 的输出电压时,表明实际温度已接近控制温度,C输出低电平,可控硅T1因无偏流处于截止状态,电压比较器D输出高电平,可控硅T2仍处于导通状态,交流220V需要通过二极管D2加在电热元件两端,进行小功率慢速加热当实际温度上升到100℃以上时,温度传感器的输出电压大于1V,电压比较器D输出低电平,可控硅T2也截止,电热元件断电,停止加热。
总电路原理图:以下是用总线连接的原理图和最终的总电路原理图。
其中总线连接的原理图中各分电路在上述的模块设计已经详细指出,只需要用总线连接在一起即可。
另外,附上网上的一个原电路图,图中有部分参数和元件我已经做了修改,仅作参考而已!!!采用总线形式连接的原理图总电路原理图网上总电路原理参考图元件清单表:六、设计收获、体会和建议第一次接触数字电子技术的课程设计,对我来说,确实是项浩大的工程!虽然可选择的题目非常多,但是个个都有特点,都有难点。
想要编出一个符合题意的电路图,不光需要的是理论上的知识支撑,还必须有吃苦耐劳,对真理追求的执着精神。