电子电路综合实验实验报告范例

1、电子电路综合实验报告1 电子电路综合实验 总结报告 题目：温度测量数显控制仪的设计实现温度测量数显控制仪的设计实现 班级：20140001 学号：2014091124 姓名：徐广野 成绩： 日期：2017.4.6 电子电路综合实验报告2 目录 一、摘要.3 二、设计任务.4 2.1 设计选题.4 2.2 设计任务要求.4 三、方案设计与论证.4 3.1、设计方案.4 3.2、优缺点分析.6 3.3、方案选择.6 四、电路单元参数的选定和设计实现.7 4.1 器件选择.7 4.2、单元电路设计（原理、芯片、参数计算等） .8 五.装调测试过程.12 5.1 测试仪器.12 5.2 测试过程.12

2、 六、实验注意事项及主要可能故障分析. 14 七、参考文献.14 电子电路综合实验报告3 一、摘一、摘要要 温度控制是日常生活和工程领域经常需要解决的问题，在冷库、制冷设备、粮食储 备等精度要求不特别高的场合，经常采用铂电阻来实现温度的采集与控制调节。本方案 的设计电路由稳压电路、温度采集、电阻/电压转换器、控制电路和显示电路组成。其 中，温度采集传感器采用热敏电阻铂 pt100，a/d 转换器用 icl7107（双电源5v 供电， 适合驱动发光二极管显示），共阳数码管用 icl7107 控制。本方案用到了 icl7107，电 路中的 a/d 转换电路与数码显示电路都由其控制与组成，因而在设计

3、具体电路时，要针 对 icl7107 进行合理的设计。而电阻/电压转换电路由运放电路组成，pt100 是电阻/电 压转换电路的核心部分。数码管能够对温度值进行数字显示（可显示温度测量值和设定 温度值两种）。当超过某一设定温度上限值时（如 30），能声光报警提示。测量结 果用七段数码管显示。整个系统设计合理，灵敏度较高，工作状态稳定。 电子电路综合实验报告4 二、设计任务二、设计任务 2.1 设计选题设计选题 实验选题七：温度测量数显控制仪的设计实现 2.2 设计任务要求设计任务要求 设计一个可在一定温度范围进行温度测量与控制的温度测量数显控制仪。 该仪器测 量温度的范围为-50200，能够对温

4、度值进行数字显示（可显示温度测量值和设定温 度值两种），其测量误差为1。当超过某一设定温度上限时（如 30），能够声光 报警，并且启动风扇。 三、方案设计与论证三、方案设计与论证 3.1、设计方案、设计方案 方案一、基于 icl7107 的温度测量数显控制仪 本方案的设计电路由稳压电路、温度采集、电阻/电压转换器、控制电路和显示电 路组成。其中，温度采集传感器采用热敏电阻 pt100，a/d 转换器用 icl7107（双电源 5v 供电，适合驱动发光二极管显示），共阳数码管用 icl7107 直接驱动。本方案用 到了 icl7107，电路中的 a/d 转换电路与数码显示电路都由其控制与组成，因

5、而在设计 具体电路时，要针对 icl7107 进行合理的设计。而电阻/电压转换电路由运放电路组成， pt100 是电阻/电压转换电路的核心部分。该方案使用 pt100 将温度信号转换为电阻量， 并通过集成运放 lm324 组成同相比例放大电路将 pt100 的阻值成比例的转变为电压信 号。电压信号经 icl7107 进行 a/d 转换并直接驱动数码管显示当前温度；同时此电压信 号还经过 lm324 组成的电压比较器与通过分压电路输入的设定值作比较， 若测量值大于 设定值则驱动发光二极管、蜂鸣器与风扇工作，进行报警和降温。 电子电路综合实验报告5 该方案的设计方框图表示如下： 图 1：基于 ic

6、l7107 的温度测量控制原理方框图 方案二、基于 at89s51 型单片机的温度测量控制显示系统 利用铂热电阻的感温效应，将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行 a/d 转 换后，选用 at89s51 型单片机作为主控制器件进行数据的处理，在显示电路上，就可以 将被测温度显示出来，这种设计需要用到 a/d 转换电路，通过 4 位共阳极 led 数码管并 口传送数据，实现温度显示。此外在外加的报警电路方面控制也比较方便。 电子电路综合实验报告6 图 2：基于 at89s51 型单片机的温度测量控制显示方框图 3.2、优缺点分析、优缺点分析 方案一： 优点： 电路成本低廉， 可靠性高，无需复

7、杂编程，能够较为理想的实现实验设计要求。 缺点：电路所用元器件较多，调试比较复杂，功能不易扩展。 方案二： 优点：电路较简单，扩展方便，自动控制功能强大，可实现较复杂控制策略。 缺点：所用集成模块较多，成本较高，编程复杂，adc 不易调试。 3.3、方案选择、方案选择 方案一电路成本低廉， 可靠性高， 无需复杂编程便能够较为理想的实现实验设计要求。 虽然电路所用元器件较多，调试比较复杂，功能不易扩展，但设计要求并没有对可扩展 性提出较高要求。方案二电路要比方案一简单，但是所用集成模块较多，成本较高，单 片机需要较复杂的编程，dac 也需要专门调试。 综上所述，我认为方案一是合理的选择。用 ic

8、l7107 组装 3位半数字电压表进行显 示。测温传感器铂热电阻（pt-100）进行温度采集。热电阻变换电路要求 lm324 集成差 电子电路综合实验报告7 放选择匹配。在通过老师讲解和建议以及自身理解我用 icl7107 芯片，经过铂金属的传 热和中间电路将热信号转换为电压信号再经放大后输入到 icl7107 芯片， 最后经数字显 示电路将温度信号显示。 四、电路单元参数的选定和设计实现四、电路单元参数的选定和设计实现 4.1 器件选择器件选择 （1）温度传感器选择 pt100 铂电阻的阻值会随着外界温度的变化而变化， 并且近似为线性关系。 利用这种线性关系， 可以组成温度测量电路。pt10

9、0 适用于对精度要求不高，但要求有较高可靠性的工控场 合； 表 1：pt100 温度与阻值的关系 （2）lm324 集成运放具有集成度高、共模干扰小、带载能力强、输出阻抗低等特 点，适用于本次设计的要求； （3）检波二极管 in60 是常用的二极管类型，导通时管压降典型值为 0.32v，最大值为 0.5v，符合本次设计的要求。 （4）数码管选用 4 个 1 位共阳数码管，适合 icl7107 驱动。icl7107 是一块应用非常 广泛的集成电路。它包含 3+1/2 位数字 a/d 转换器，内部集成基于单片机技术的数字显 示模块，可直接驱动 led 数码管，内部设有参考电压、独立模拟开关、逻辑控

10、制、显示 驱动、自动调零功能。在本次设计中使用 icl7107 可以省去复杂的数码管驱动电路，同 时具有较高的精度。 电子电路综合实验报告8 图 3：icl7107 测试线路和典型应用线路 4.2、单元电路设计（原理、芯片、参数计算等）、单元电路设计（原理、芯片、参数计算等） （1）温度采集及电阻电压转换放大电路 电路由两部分组成，第一部分是将 pt100 的阻值转换成输出电压的转换电路，第二部 分是电压跟随器， 起到隔离与提高带载能力的作用。 转换电路是运放接成的同相放大器， 输入信号为恒定电压信号，此恒定电压即为二极管 d1 的管压降 0 u，0.20.4v。 输出信号01 ) 33 10

11、0 1 (u pt u 当温度在-50200的范围内，pt100 的阻 值在 80.31175.84的范围内，这样就可以计算出输出信号 1 u的取值范围。经测量 我的二极管管压降 0 u为 0.28v，可得 1 u在 0.96v1.77v 之间。 表 2：不同温度下跟随器前电压及误差 温度（c ）-50026200 阻值（）80.3100110.4175.7 跟随器前电压（v）0.961.131.221.77 跟随器后电压（v）0.961.131.221.77 理论电压（v）0.9611.1281.2171.772 相对误差0.10%0.18%0.25%0.11% 电子电路综合实验报告9 具体

12、电路图如下： 图 4：温度采集及电阻电压转换放大电路 （2）a/d 转换电路和显示电路 本次设计采用 icl7107 可以直接驱动三位半数码管， 省去了设计数码管驱动电路的麻 烦。开关可以在将输入信号在设定值与检测值之间转换，使数码管既可以显示设定值又 可以显示检测值。 基准电压和输入电压关系分析： t v inin ref 1000）（0 ref v 。 其 中 t 为 设 定 的 温 度 ， 当 温 度 为 -50 和 200 时 ， 可 列 得 方 程 组 ： 2001000 )200( 501000 )50( ref ref v inin v inin 通过实验测得: )50( in0

13、.941v ）（ 200in1.798v 带入上式可以计算出： in1.112v ref v3.428v 要想使 in1.112v、 ref v3.428v，应调节 r3、r5、rp1、rp2 使电压满足情况: vv rprr rpr 112. 15 132 12 接入 v rprr rpr 428. 3v5 254 24 接入 电子电路综合实验报告10 解得相应电阻阻值如下表： 电阻名称r3r5rp1 （接入）rp2 （接入） 阻值（）13.93k3.026k120154 具体电路图如下： 图 5：a/d 转换电路 （3）声光报警电路 声光报警电路由比较电路及负载驱动电路组成。 比较电路是集

14、成运放接成的电压比较 器，运放选择 lm324。正输入端的输入信号为设定值，由固定电阻 r10 与电位器 rp3 组 成的分压电路分压得到。负输入端信号为信号转换放大电路的输出信号 1 u。负载电路 负载为蜂鸣器、发光二级管、风扇（降温用）。发光二级管、风扇与蜂鸣器由三极管 2n3906 作为开关进行驱动，三极管的通断由比较器的输出电压控制。 现以设定温度为 40c 为例进行计算： 温度为 40c 时， ， 对应 pt100 阻值为 115.2， 通过公式01 ) 33 100 1 (u pt u 可计算出 1 u理论值为 1.257v，即固定电阻 r10 与电位器 rp3 组成的分压电路分压

15、得到 正输入端的电压为 1.257v 电子电路综合实验报告11 通过公式 vv rpr r 257. 15 310 10 有效 解得 20.21610有效r 表 3：控制电路参数测量记录表 运放 7 引 脚（-） 运放 8 引 脚（+） 运放输出 引脚 c u b u e u 报警前（0c ）1.121.263.91-4.353.910 报警后（50c ）1.301.26-3.86-0.01-0.820 具体电路图如下： 图 6：声光报警电路 使用拨码开关实现阈值温度的显示(拨码开关 1 挡)和测量温度的显示(拨码开关 2 挡)。当被测温度高于阈值温度时，驱动声光报警。因此声光报警实际是设定温

16、度阈值 进行电压比较，在电压跟随器后面加一个电压比较器，电压比较器后级采用 pnp 三极管 驱动蜂鸣器和发光二极管实现声光报警，rp3 用来调节设定的阈值电压。 电子电路综合实验报告12 五五.装调测试过程装调测试过程 5.1 测试仪器测试仪器 （1）万用表（2）电源：5v 电源 5.2 测试过程测试过程 5.2.1 温度测量方法及数据记录 通过调节 r3、r5、rp1、rp2 使 in1.112v、 ref v3.428v，进而可以进行温度测 量，用改变电位器阻值代替 pt100 进行模拟，拨码开关置于测量档，测量结果如下表所 示： 表 4：温度测量数据记录表 温度（c ）-50026100

17、200 相应阻值（）80.3100110.4138.5175.84 实际测量温度（c ）-51-127101201 5.2.2 电阻电压转换计算与调试、数据记录 电路中铂电阻转换后的输入电压范围应在 02v 之间，以便 icl7107 进行后续处理。 不同温度对应不同阻值，电阻电压转换计算与数据如下表所示： 表 5：电阻电压转换计算数据记录 温度（c ）-50026100200 阻值（）80.3100110.4138.5175.7 跟随器前电压（v）0.961.131.221.461.77 跟随器后电压（v）0.961.131.221.461.77 理论电压（v）0.9611.1281.217

18、1.4551.772 相对误差0.10%0.18%0.25%0.34%0.11% 电子电路综合实验报告13 5.2.3 ad 转换计算与调试、数据记录 此项调试即为调节 r3、r5、rp1、rp2 使 in1.112v、 ref v3.428v，不同温度下 测量 in和 ref v的电压值如下表： 表 6; ad 转换计算与调试、数据记录 测量点 in ref v 理论电压值（v）1.1123.428 实际电压值（v）1.143.43 相对误差2.5%0.058% 5.2.4 声光报警的调测与数据记录 使用拨码开关实现阈值温度的显示(拨码开关 1 挡)和测量温度的显示(拨码开关 2 挡)。当被

19、测温度高于阈值温度时，驱动声光报警。因此声光报警实际是设定温度阈值 进行电压比较，在电压跟随器后面加一个电压比较器，电压比较器后级采用 pnp 三极管 驱动蜂鸣器和发光二极管实现声光报警，rp3 用来调节设定的阈值电压。 以设定温度为 40c 为例进行计算： 温度为 40c 时， ， 对应 pt100 阻值为 115.2， 通过公式01 ) 33 100 1 (u pt u 可计算出 1 u理论值为 1.257v，即固定电阻 r10 与电位器 rp3 组成的分压电路分压得到 正输入端的电压为 1.257v 通过公式 vv rpr r 257. 15 310 10 有效 解得 20.21610有

20、效r 注：当设定温度为其他温度时，根据上述公式计算即可。 5.2.5 误差分析 1、由于焊接问题导致焊接点处会有较大阻值，影响实际电阻的组织大小。 2、元器件实际容量、阻值和理论值不符，影响实际的调试及数据结果。 电子电路综合实验报告14 六、实验注意事项及主要可能故障分析六、实验注意事项及主要可能故障分析 硬件的设计已经完成，数字温度控制器在功能上符合设计的要求。测量电路通过对比 温度传感器测量值和预设值的大小，通过 ad 转换器 7107 将模拟信号转成数字信号输 出。 在老师指导下，基本完成设计。通过一周的学习和动手制作，受益颇多。不仅可以巩 固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识，也发现了许多 自己的不足。 实验中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，伙伴的努力合作下，最终得以解决。 第一，在检查数码管显示时，总是温度值显示不正确，但测试端测量结