电子设计课程设计指导书通信专业new

1、电子技术课程设计指导书 一设计题目数字温度计二设计目的1、巩固模拟和数字电子技术基础知识，综合运用所学知识设计一个实际数字温度计。2、掌握模拟和数字电子线路的调试方法，增强工程实践能力和综合分析问题的能力。三设计内容及要求温度测量采用铂热电阻（PT100）测量，将0C 70C的温度进行测量与放大，转化为0-3V的电压信号输出。具体要求：1、能对070的温度进行检测，放大转换为03V电压输出，测量误差1（设铂热电阻Rt=100(1+At)，其中A=3.9684X10-3/ ）。2、温度用3个共阳极的七段数码管显示，显示范围从00.0到70.0。注意，课程设计当中，用100欧姆电阻串联20欧姆电位

2、器来代替铂热电阻（PT100）进行调试测量。四、设计原理1、总体设计 此课题包含五部分：测量电桥、电桥驱动电源、电压放大电路、温度限报警电路、显示电路。 热电阻温度传感器电桥电路A/D转换电路显示电路电压放大电路电桥电源驱动图1 温度测量电路结构框图2、电路设计（1）电桥及电源驱动电路设计基于恒流源的电桥电路如图 1 所示, TL431和R5为OP07（或者用其他运放，比如LM324）提供恒压源Vref, R7 和C1作为电源滤波。同时R2, R1, R6, R3, VR1作为测量电桥, 通过检测 A端和B端的电压差 Vab来计算温度的变化,根据集成运算放大器工作在线性区域的输入端虚短特性,

3、OP07的 2 端电压等于3端电压; 由于TL431、R7、C1 为 OP07 的3 端提供了相对稳定的电压源 Vref，根据集成运算放大器工作在线性区域的输入端虚断特性,流过 R6 的电流只流经 Rt（本系统中，用可调电位器VR1来模拟，温度变化引起的电阻变化）, 所以相当于有一个恒流源流经R6和VR1；当电桥达到动态平衡时，有：图2 电桥电路R1 R6=R2 （R3+VR1）通过计算可知: 则电桥电路的输出电压Uab两端的电压为:Uab=-Uref Rt / ( R1+R2 )（Rt就是VR1的实际值）从而求得铂热电阻阻值变化量:Rt=-Uab ( R1+R2 ) /Uref可见 Rt 与

4、 Uo 成线性关系。（2）电压放大电路设计图2电路中，取R2、R6等于0.51K，R1、R3等于100欧姆，又Uerf=2.5V 当温度他t=0C时VR1=0，Uab=0V t=70C时VR1=27.8欧 ，Uab=-0.1168V（调试时，我们用20欧姆的替换，Uab=-0.08V）因此，放大器所需的放大倍数为： A=700mv/80 mv =8.75放大电路如图3所示。由图3可知，VR3两端的电压是Ua-Ub= Uab，Vo1-Vo2=(R10+R15+VR3) (Ua-Ub)/ VR3Vo=-R12/R11(Vo1-Vo2)=- R12/R11 (1+2R10/ VR3)( Ua-Ub)

5、所以 A= (1+2R10/ VR3) R12/R11=A1 X A2A1为(1+2R10/ VR3)，A2为R12/R11可取R10=4.7K，VR3=3.6K， 则A1=3.64取 R12=24K，R11=10K A2=2.4 则A=A1 X A28.75图3 放大器电路（3）AD转换及温度显示电路设计ICL7107是一种高性能、低功耗的三位半AD转换器，同时包含有七段译码器、显示驱动器、参考源和时钟系统。ICL7107模数转换原理图如图4所示。其中计数器对反向积分过程的时钟脉冲进行计数。控制逻辑包括分频器、译码器、相位驱动器、控制器和锁存器。图4 ICL7107模数转换器原理图ICL71

6、07可直接驱动共阳极LED数码管。ICL7107将高精度、通用性和真正的低成本很好的结合在一起，它有低于10uV的自动校零功能，零漂小于1uV/，低于10pA的输入电流，极性转换误差小于一个字。ICL7107的A/D转换及数字显示图的部分电路原理图如下：图4 ICL7107数字部分框图ICL7107AD转换器的管脚排列及其各管脚功能如图6所示：V和V-分别为电源的正极和负极（或地）。au-gu,aT-gT,aH-gH：分别为个位、十位、百位笔画的驱动信号，依次接个位、十位、百位LED显示器的相应笔画电极。Bck：千位笔画驱动信号。接千位LEO显示器的相应的笔画电极。PM：液晶显示器背面公共电极

7、的驱动端，简称背电极。 Oscl-OSc3 ：时钟振荡器的引出端，外接阻容或石英晶体组成的振荡器。第38脚至第40脚电容量的选择是根据下列公式来决定： Fosl = 0.45/RC图6 ICL7107管脚排列COM ：模拟信号公共端，简称“模拟地”，使 用时一般与输入信号的负端以及基准电压的负极相连。 TEST ：测试端，该端经过500欧姆电阻接至逻辑电路的公共地，故也称“逻辑地”或“数字地”。 VREF VREF- ：基准电压正负端。 CREF：外接基准电容端。 INT：27是一个积分电容器，必须选择温度系数小不致使积分器的输入电压产生漂移现象的元件 IN和IN- ：模拟量输入端，分别接输入

8、信号的正端和负端。 AZ：积分器和比较器的反向输入端，接自动调零电容CAz 。如果应用在200mV满刻度的场合是使用0.47F，而2V满刻度是0.047F。 BUF：缓冲放大器输出端，接积分电阻Rint。其输出级的无功电流( idling current )是100A，而缓冲器与积分器能够供给20A的驱动电流，从此脚接一个Rint至积分电容器，其值在满刻度200mV时选用47K，而2V满刻度则使用470K。基于ICL7107数字温度计的AD转换及温度显示电路参考电路如图7所示。图7 模数转换及数码显示电路图五、进度安排第一天：原理及要求介绍，查阅资料第二天：学习PROTEL99SE软件，画电路

9、原理图第三天：学习PROTEL99SE软件，画电路原理图第四天：学习PROTEL99SE软件，画电路原理图第五天：学习PROTEL99SE，画电路原理图第六天：电路焊接调试；第七天：电路焊接调试。第八天：电路焊接调试。第九天：电路焊接调试，写报告。第十天：交报告、答辩。六、设计报告要求 1、叙述设计过程（原理、方案）。 2、画出完整的电路原理图，解释工作原理。 3、说明调试过程。 4、列出设计和调试中出现的问题及解决方法。 5、心得体会附件：元器件参考清单序号元器件名称元件编号型号规格主要性能数量1电阻R1，R310022R420013R2，R60.51K24R51K15R7 ，R11，R16 10K36R10，R154.7K27R12，R1724K28R8100K19R92K110R13470K111R141M112可调电阻VR120113可调电阻VR21K114可调电阻VR35K115温度传感器RtPt100暂不配16瓷片电容C1105117瓷片电容C2104118瓷片电容C3101100p119瓷片电容C44740.47