温度调节控制器实习报告.doc

中 南 林 业 科 技 大 学 涉外学院实验报告名称：温度调节控制器 姓 名: 刘凌杰 学号：20097004 专业班级：09级电信一班 地 址：林科大涉外学院 时间：2011/10/9目录第1节 任务 性能及指标2第2节 实现设计的方案3第3节 系统设计33.1芯片的选择33.2传感器的选择43.3显示器的选择43.5 系统电路图分析4第4节 调试及性能分析5第5节 相关知识概述5第6节 实训体会7参考文献：7第1节 任务 性能及指标1、设定温度可调：2427。2、设定温度用发光二极管表示。3、当电路检测到环境温度高于设定温度时，表示控制信号的发光二极管亮，否者表示控制信号的发光二极管不亮。第2节 实现设计的方案温度调节控制器采用可调式温度控制电路和传感器技术，其中温度信号用二极管显示，因此采用移位计数器4017对单脉冲信号进行计数（单脉冲电路的按键就是设定温度的调节按键）。温度传感器采用LM35，它将环境温度的信号转换为电信号（该实验作品模拟环境温度的变化）。原理框图温度传感 器放大数*10比较器发光二极管电路移位计数器单脉冲发生器模 拟 开 关设定温度电压驱 动发光二极管显示器第3节 系统设计3.1芯片的选择确定小组的主题任务后，我们进行了对芯片的选择工作，用到的芯片有（4066 4017 LM324 555 4011）3.2传感器的选择采用LM35传感器，测量温度范围为0100，在所需温度范围内，精确度很高。另外LM35功耗非常小，器件在不同温度下使用时从电源吸收的电流为恒定的50uA，所以一般不到1mW的功率，所以该元器件具有很强的稳定性。3.3显示器的选择由于所需温度范围较小，设定温度信号用发光二极管来显示，同时也用二极管的亮与不亮来显示电路输出的控制信号。3.4系统设计总体电路图3.5 系统电路图分析仔细研究电路原理图，集成块LM555构成了单脉冲信号发生电路，集成块4017构成四位脉冲分配器（讲Q4接到复位端，当Q4为高电平时，计数器立即复位），集成块4066的四个模拟开关的状态分别由4017的四个输出端Q0,Q1,Q2,Q3控制，由于4017的输出端在任何时候都只有一个输出端为1，所以4066的四个模拟开关只有一个导通，在按键的作用下四个模拟开关轮流导通，所以通过电阻分压的四个电压只有一个电压通过导通的开关再通过隔离级送入比较器的一个输入端。由于设定的温度值是有所选择的电压决定的，而这个电压又是由4017的输出状态决定的，所以设定的温度与4017输出状态存在一一对应的关系，由于本电路只设计了四个温度，所以用四个发光二级管来显示设定温度就可以了。第4节 调试及性能分析经过多次的实验调试可以看到，当接通电源后，会有一个发光二极管亮，每按动一次按钮S，用来显示温度的发光二极管亮着的灯会发生转移，并且四个显示温度的发光二极管始终只有一个亮。第5节 相关知识概述1. 由于在LM35在电源电压范围在+4V-+20V,输出端输出直流电压与温度的对应关系为10mV/，因此需要对温度信号进行放大，得到合适的与温度对应的电压信号。设计电路选用0.1V/，因此用到了四运算放大器LM324将其电压信号放大了10倍。其放大原理图为：2.是否出现控制信号，是有环境温度大小和设定温度大小关系决定，当环境温度高于设定温度时，电路输出控制信号，表示控制信号的发光二极管亮。当环境温度低于设定温度，电路不输出控制信号，表示信号的发光二极管不亮，因此需要用到一个电压比较器。3.该实验设定的温度信号是用发光二极管来显示的，用到的移位计数器CD4017BD可以对单脉冲信号进行计数，因此可以通过按键设定温度的大小，计数器没接受到一个脉冲，1状态从Q0端开始依次向高位移动一位。注意到，输出端任意时间都只可能有一个端为一，而其他为0。个数据输出端的输出电流不能大于1mA，因为移位计数器负载能力较差。4. 555定时器在电路中的应用： 当按键按下时，“2”脚电位为0,“2”脚所在比较器C2同向输入端电位低于反向输入端电位，所以该比较器输出低电平0，G2输出高电平1，G1输出低电平0，泄放三极管T截至，反相器G3输出高电平1，脉冲信号开始形成。注意到此时7脚与内部是断开的（T截至），电源通过R14对电容C2充电，6脚电位开始升高，当升高到2/3VCC时，比较器C1从高电平跳到低电平0，G1输出高电平（T饱和导通，电容电荷立即全部泄掉），G3输出低电平，脉冲信号结束。单脉冲信号有3输出，单脉冲维持的时间理论计算得， T=1.1R2C2，本电路取值T=0.33S取 R2=3M， C2=1046.设计中用到了四个模拟开关，每个模拟开关有一个输入端和一个输出端，另外还有一个控制端，控制端为高电平时导通，为低电平时截至，集成块4066的控制端状态分别由4017的四个输出端Q0，Q1，Q2，Q3控制，所以始终只有一个开关导通。电压由导通的开关再通过隔离级送比较器的一个输入端，最终由比较器决定发光二极管。第6节 实训体会这次实验设计老师给了我们两个星期的时间，可以讲时间比较充裕，尽管在实验过程中遇到了很多的困难和不顺，比如，三极管接反，焊接时出现短路，实验结果与实验预想不符，不过经过自己以及小组人员的反复检测，修改和调试，最终使得实验的结果符合了实验的要求。这次设计的过程中我学到了很多，对很多相关知识有了更深一层的了解，同时也增进了同学之间的了解，增强了团队合作的意思。总的来说，本次实验设计对我来讲，不仅只是知识上的收获，精神上的收获更为可贵，当自己所学的理论知识能够运用到实际的时候，那是多么激动的一件事啊！当自己和团队一起解决实验过程遇到的层层困难，最后使得实验结果符合要求时，那又是多么欣喜的一件事啊!这次实验设计必将成为我人生路途一次美好的回忆。附录1 二极管 NPN PNP 与非门参考文献：阎石主编，数字电子技术基础第五版，北京：高等教育出版社，2006.5童诗白，华成英主编，模拟电子技术基础；清华大学电子教研组编4版，北京：高等教育出版社2006.5编号规格编号规格编号规格R12KR1420KS按键R23MR1520 KC1103R3a3 KR1620 KC2104R3b10 KR1720 KC31000uFR4100R18510U14066R5100R19510U24017R6100R20510U3LM324R72.4 KR21510U44011R810 KQ1