电子技术课程设计

1、1、 设计题目 温度控制器的设计二、设计任务与要求 设计任务和要求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： 被测温度和控制温度均可数字显示。 测量温度范围为，精度为。 控制温度连续可调，精度为。 温度超过额定值时，产生声、光报警信号。2、 题目分析和内容摘要题目分析： 温度（temperature）是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。准确测量和控制温度，在科学实验中十分重要。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

2、器的相关应用，实现温度测量与控制电路的设计。 内容摘要：随着数字化时代的到来，用传统的水银或酒精温度计来测量温度，不仅测量时间长，计数不方便，而且功能单一，已经不能满足人们的要求。于是提出测量电路传感器监测外界温度的变化，利用A/D转换实现模拟信号与数字信号的转化，根据模拟电路部分电路原理计算得出最后输出电压与温度值的关系，并通过数码管显示当前值，使其与温度数值上相等，从而实现温度的测量。3、 整体构思和方案选择方案选择： 方案一：如图1所示，温度传感器模块将温度线性地转变为电压信号，经过放大电路，一路输入给A/D转换器，经过译码进行数字显示另一路与滑变分压电路相连，由此设定控制温度上下限，经

3、过电压比较器，输出高低电平指示信号，由此控制温度控制执行模块和声光报警部分。此电路最基本的特点就是电路结构简单，实现比较容易。 方法二：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1 图2综合两个方案的的比较，我觉得第二

4、个方案比较可行。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：=0（1+t），其中0为零度时导体的电阻率，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

5、镍等，而铂的纯度大于99.999%，是最佳的测温材料。 b)测温基本电路:电路的输出: Eout=R1RVIN /(R1 +R0 +R)(R1 +R0 )由于分母中有R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。2、A/D转换器利用集成芯片AD574，再结合两片74LS283（）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±0.5.3、 电压比较器LM324是运放集成电路，电路模型如图4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

6、共用外，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。 图44、 控制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55、 声光报警器主要构成器件为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

7、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/f1×10-4s。如图6所示 图66、 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。7、 显示电路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。总电路图：元件清单表：序号元

8、器件型号名称功能数量1AD548CH运算放大器12AD648CH运算放大器13AD57412位A/D转换器1474LS283D2574185二进制8421BCD转换器36LM324D4774LS32D两输入或非门1802BZ2.2稳压管19SONALERT蜂鸣器110555定时器1117448N七段数码显示译码器3127输入数码管7输入数码管3132N5444可控硅2141N1202C整流器115VCC/VEE直流电压源若干6、 设计收获、体会和建议通过一周的课程设计，我对数字电路有了更进一步的了解，也对此产生了浓厚的兴趣。刚开始我不太明白电路时如何连接的，并且对其原理也只是略知一二，但通过翻

9、阅大量的资料以及同学的互相沟通，最终使我克服了设计中遇到的困难，虽说不能说是很成功，但是感觉还行。在这次课程设计中我们不仅了解了关于电子技术的知识，更重要的是我懂得了如何在犹豫时鉴定自己的信念，如何在困惑中冷静的思考，如何在痛苦中放松紧张的情绪，如何在绝望中寻找重生的机会！虽然过程曲折，但是从开始时满腹激情到最后，汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味和成长。有付出就会有收获，我相信在以后的日子只要凡事都坚持不懈一定会成功。同时要给老师一些小小的建议：可以尽量提前一点点布置，不是说非要很多时间来完成，而是和多媒体课程设计都在同一周，如果能够错开时间更好了。7、 参考文献1、电子技术实验 郝国法 粱柏华 编著 冶金工业出版社 2007年4月第1版2、电子技术基础（模拟部分）第五版 康华光 主编 高等教育出版社 2006年1月第5版 3、谢自美. 电子线路设计·实验·测试. 华中科技大学出版社.2006.8 4、陆坤等. 电子技术设计. 电子工业出版社.2001.5 5、数字电路课程设计及实验 李维 主编 大连理工