电子电路课程设计 温度丈量仪一、课程概略简介一、课程概略简介二、课题引见二、课题引见三、课题技术目的三、课题技术目的四、设计提示四、设计提示五、电路调测提示五、电路调测提示主要授课内容主要授课内容: :一、课程概略简介一、课程概略简介课程称号课程称号: : 电子电路课程设计电子电路课程设计 3232学时，两周学时，两周 课程性质课程性质: : 必修必修 2 2学分学分教教 材材: : 张豫滇编张豫滇编教学目的教学目的: :1.1.提高模拟电路、数字电路实际和实验的综合才干。提高模拟电路、数字电路实际和实验的综合才干。2.2.掌握综合型电子电路的设计、装配和调测方法。掌握综合型电子电路的设计、装配和调测方法。3.3.掌握电子元器件资料和电路资料的检索方法。掌握电子元器件资料和电路资料的检索方法。4.4.提高设计报告的撰写才干。提高设计报告的撰写才干。5.5.全面培育学生科技任务素质。全面培育学生科技任务素质。教学进程：教学进程：1. 1. 设计要求和提示在实验室教师授设计要求和提示在实验室教师授课，半天查阅资料、设计电路同窗课，半天查阅资料、设计电路同窗独立完成，独立完成，1 1天半。天半。2. 2. 讲述装配方法和调测要求讲述装配方法和调测要求2 2学时。学时。3. 3. 调测第一周星期三至第二周星期调测第一周星期三至第二周星期三。三。 4. 4. 验收第一周星期三至第二周星期验收第一周星期三至第二周星期四。四。5. 5. 撰写报告第二周星期五、讲评、撰写报告第二周星期五、讲评、收尾。收尾。教学方法：教学方法：1. 1. 教法：教法： 在在实验室集中，分室集中，分3 3次次讲解。解。 * * 电路路设计提示。提示。 * * 装配要求、装配要求、调测方法。方法。 * * 实验报告撰写要求。告撰写要求。 辅导实验、最后逐一、最后逐一验收。收。2. 2. 学学习方法：方法： * *仔仔细自学自学 相相关章关章节。 * * 独立完成独立完成设计。 * *独立装配、独立装配、调测、撰写、撰写设计报告告 。课程纪律：课程纪律：1. 1. 短少实验达三分之一以上无成果，短少实验达三分之一以上无成果，必需重修。必需重修。2. 2. 设计报告必需手写，不得用打印机设计报告必需手写，不得用打印机打印。打印。3. 3. 预习报告和设计报告抄袭他人者，预习报告和设计报告抄袭他人者，报告成果按报告成果按0 0分论处。分论处。4. 4. 迟到、早退迟到、早退3 3次成果降档。次成果降档。成果评定：成果评定：1. 1. 评分工程：预习报告、装配程度、评分工程：预习报告、装配程度、调测程度、完成目的、报告。调测程度、完成目的、报告。 2. 2. 成果分档：优秀、良好、中等、成果分档：优秀、良好、中等、及格、不及格、不及格必需重修，没及格、不及格、不及格必需重修，没有补考。有补考。二、二、 课题引见课题引见2.1 2.1 设计课题称号设计课题称号 温度丈量仪温度丈量仪2.2 2.2 系统整体功能要求系统整体功能要求 温度丈量仪可以丈量和显示丈量的温度温度丈量仪可以丈量和显示丈量的温度值，当温度超越设定的值后，发出超温的指值，当温度超越设定的值后，发出超温的指示或报警。报警温度的设定可根据需求自定。示或报警。报警温度的设定可根据需求自定。2.3 2.3 系统构造要求系统构造要求 温度丈量仪的整体框图如图温度丈量仪的整体框图如图1 1所示，所示，其中其中S1S1为系统复位按键，为系统复位按键，S2S2为报警温为报警温度设定。度设定。3.1 3.1 技技术目的目的(P104 (P104 课题八八) ) 1 1、电气目的气目的 1 1温度丈量范温度丈量范围：0 0 99 99 2 2显示精度示精度:1:1 3 3测温灵敏度：温灵敏度：20mV/20mV/ 4 4显示采用四位数示采用四位数码管管 5 5温度温度报警采用警采用LEDLED发光二极管或蜂光二极管或蜂鸣器器 6 6报警温度可以恣意警温度可以恣意设定定三、课题技术目的三、课题技术目的2 2、设计条件、设计条件1 1电源条件：稳压电源电源条件：稳压电源0V0V15V15V可调可调2 2可供选择的元器件范围如表可供选择的元器件范围如表1 1所示。所示。四、整体方案设计四、整体方案设计1 1、数据处置流程分析、数据处置流程分析 温度丈量仪顾名思义是经过温度传感器对温度丈量仪顾名思义是经过温度传感器对被测对象的温度变化情况进展丈量和监视的，被测对象的温度变化情况进展丈量和监视的，传感器输出的不同电流，经电流传感器输出的不同电流，经电流-电压变化后放电压变化后放大成不同的模拟电压，再经大成不同的模拟电压，再经A/D转换，送入数转换，送入数字电压表，将温度数值显示出来。字电压表，将温度数值显示出来。温度传感器的原理方框图如图温度传感器的原理方框图如图2所示。所示。 温度传感器的原理方框图如图温度传感器的原理方框图如图2 2所示：所示： 温度温度传感器是温度感器是温度监测仪的中心部件，它的的中心部件，它的作用是将温度作用是将温度值转换为电流流值。按温度。按温度传感器感器与被与被测介介质的接触方式分的接触方式分为：接触式和非接触：接触式和非接触式温度式温度传感器两大感器两大类。热电阻、阻、热电偶、半偶、半导体集成温度体集成温度传感器都属于接触式温度感器都属于接触式温度传感器；感器；红外外测温温传感器属于非接触式感器属于非接触式传感器，它感器，它经过被被测介介质的的热辐射或射或热对流到达流到达测温目的。温温目的。温度度传感器的丈量范感器的丈量范围极广，从零下几百极广，从零下几百到零到零上几千上几千，测温精度又各有不同，要根据温精度又各有不同，要根据测温温的的详细要求如要求如测温范温范围、精度合理、精度合理选择适适宜的温度宜的温度传感器。感器。 集成温度集成温度传感器的感器的输出方式分出方式分为电压输出型和出型和电流流输出型两种，出型两种，电压输出型的灵敏度普通出型的灵敏度普通为10mV/K，温度，温度为0K时的的输出出电压为0V，温度，温度为25时的的输出出为：2.9815V。电流流输出型的灵敏度普通出型的灵敏度普通为1A/K， 25时在在1K电阻上的阻上的输出出电压为：298.15mV。2 2、 整体方案整体方案 整个系统电路在面包板上实现，其中中心模块为整个系统电路在面包板上实现，其中中心模块为A/D转换部分及数转换部分及数字电压表部分，以下将做较详尽思索。字电压表部分，以下将做较详尽思索。3 3、单元电路设计、单元电路设计1 1 温度传感器及其放大电路的设计温度传感器及其放大电路的设计LM35LM35主要特性：主要特性： 集成温度集成温度传感器感器LM35LM35具有具有测温精度高、温精度高、线性性优良、体良、体积小、小、热容量小、容量小、稳定性好、定性好、输出出电信号大信号大及价及价钱较廉价等廉价等优点，点，LM35LM35灵敏度灵敏度为10mV/,10mV/,即温即温度度为2020时，输出出电压为：200mV200mV。常温下。常温下测温精温精度度为0.50.5以内，耗以内，耗费电流最大也只需流最大也只需70A70A，本，本身身发热时丈量精度的影响在丈量精度的影响在 0.1 0.1以内。采用以内。采用+4V+4V以上的以上的单电源供源供电时，丈量温度的影响范，丈量温度的影响范围为：22 150 150；而采用双；而采用双电源供源供电时，丈量温度范，丈量温度范围为：-55-55 +150 +150，电压运用范运用范围为4V4V20V20V。 设计思思绪 由于用由于用户要求要求测温灵敏度温灵敏度 20mV/，而，而LM35的灵敏度的灵敏度为10mV/的的电压输出型温度出型温度传感器，因此感器，因此传感器温度感器温度变换后后应有一个同相有一个同相2倍的倍的电压放大放大电路，路，这部分部分电路可路可简单地运用运算放大器地运用运算放大器LM324来来实现。 温度温度变换及其及其电压放大模放大模块电路路图 阐明：图阐明：图3 3中的跟随电路中的跟随电路A1A1是为了防止后续电路是为了防止后续电路对对VtVt的过多影响而增设的电压跟随器，以保证的过多影响而增设的电压跟随器，以保证VtVt能能真实地反映温度场的正确温度。真实地反映温度场的正确温度。2 2A/DA/D转换电路及数字显示电路的设计转换电路及数字显示电路的设计 设计思思绪 将将Vt的模拟电压送入的模拟电压送入A/D转换器的输入端，转换为二进制码，用该码转换器的输入端，转换为二进制码，用该码作为存储器作为存储器EEPROM的地址信号，将事先预置在存储单元的温度值取出，经的地址信号，将事先预置在存储单元的温度值取出，经译码显示电路将数字显示出来。译码显示电路将数字显示出来。 模数模数转换及数字及数字显示示电路路图图4 4阐明：阐明： 图图4 4中中ADC0809ADC0809的的CLOCKCLOCK端需求一个端需求一个71K71K左右的左右的方波信号，假设不提供信号发生器，我们可以采方波信号，假设不提供信号发生器，我们可以采用用555555定时器制成自激多谐振荡器来实现。而输定时器制成自激多谐振荡器来实现。而输入端入端VtVt选择选择INOINO端口，地址为端口，地址为000000。 28C64 28C64内应预先存储有地址内应预先存储有地址00H00H63H63H所对应的所对应的摄氏温度值，即摄氏温度值，即00009999，而，而ADC0809ADC0809的输出那么的输出那么作为寻址信号即可得到温度值。作为寻址信号即可得到温度值。 两片两片74487448的七段输出引脚分别送至的七段输出引脚分别送至C392C392七段七段数码显示管即可显示温度。数码显示管即可显示温度。3 371KHz71KHz方波信号发生器方波信号发生器用定时器构成的多谐振荡器如图用定时器构成的多谐振荡器如图5 5所示，它无所示，它无需加鼓励，只需接通电源就可以输出方波。需加鼓励，只需接通电源就可以输出方波。其中其中Ra=1K,Rb=100KRa=1K,Rb=100K，那么假，那么假设取取C=0.0001uFC=0.0001uF，那么，那么 这个频率曾经可以满足这个频率曾经可以满足ADC0809ADC0809的时钟要求了。的时钟要求了。4 4超限比较报警电路的设计超限比较报警电路的设计 设计思思绪 设定一个定一个报警温度警温度Tg，将，将Tg折算成折算成对应的比的比较电压Vg，即，即Vg=Tg20mV/。要想使。要想使VtVg时，电路路报警，可将两警，可将两电压经过一个一个电压比比较器后器后经发光二极管光二极管显示能否示能否报警。警。 报警警电路路图5 5整机电路图整机电路图 综合图3 图6的设计，可以得出该温度丈量系统的整体电路图如图7所示：四、预习要求四、预习要求1 1、仔细阅读教材、仔细阅读教材 要求仔细阅读要求仔细阅读 第一、二、第一、二、三章三章2 2、 查阅资料查阅资料& & 查找设计提示中要求的各种参考资料并仔细学查找设计提示中要求的各种参考资料并仔细学习。习。1 1按照按照 “4.2“4.2节电气制气制图根根本知本知识中的要求，中的要求，绘制制电路草路草图。2 2必需必需绘制在制在规定的坐定的坐标纸上，必需用上，必需用铅笔笔绘制。制。3 3集成集成电路必需采用路必需采用CADCAD功能符号方式，不可用功能符号方式，不可用管脚管脚图。4 4一切元件必需有一切元件必需有标号。号。5 5独立独立设计，发现雷同雷同电路将影响成果。路将影响成果。3 3、设计电路并绘制电路图、设计电路并绘制电路图课程设计报告撰写格式：课程设计报告撰写格式：1 1、封面填写要求：、封面填写要求：设计标题设计标题 温度丈量仪温度丈量仪课程称号课程称号电子电路课程设计电子电路课程设计班班 级级080011J2080011J2学生姓名学生姓名 学号学号 080011J201 080011J201指点教师指点教师卢庆莉卢庆莉开课日期开课日期 2021 2021年年1212月月6 6日至日至20212021年年1212月月1717日日2 2、目录、目录 目录目录 第一章第一章 技术目的技术目的 - 1.1 系统功能要求系统功能要求- 1.2 系统构造要求系统构造要求- 1.3 电压目的电压目的- 1.4 设计条件设计条件- 第二章第二章 整体方案设计整体方案设计 - 2.1 数据处置流程分析数据处置流程分析- 2.2 整体方案整体方案- 第三章第三章 单元电路设计单元电路设计 - - 3.1 3.1 温度传感器及其放大电路的设计温度传感器及其放大电路的设计 - - 3.2 A/D 3.2 A/D转换电路及数字显示电路的设计转换电路及数字显示电路的设计 - - 3.2.1 3.2.1 设计思绪设计思绪 - - 3.2.2 3.2.2 数模转换及显示电路数模转换及显示电路- 3.3 71KHz 3.3 71KHz方波信号发生器的设计方波信号发生器的设计 - - 3.4 3.4 超限比较报警电路的设计超限比较报警电路的设计- 3.5 3.5 整体电路图整体电路图-第四章第四章 测试与调试测试与调试 - - 4.1 4.1 数字显示电路的调试数字显示电路的调试- 4.2 4.2 存储器和数字显示电路的调试存储器和数字显示电路的调试- 4.3 4.3 信号发生器电路的测试信号发生器电路的测试 - - 4.4 A/D 4.4 A/D转换电路及数字显示电路的调试转换电路及数字显示电路的调试- 4.5 4.5 超限比较报警电路的调试超限比较报警电路的调试-第五章第五章 设计小结设计小结 - - 5.1 5.1 设计义务完成情况设计义务完成情况 - - 5.2 5.2 问题与改良问题与改良 - - 5.3 5.3 心得领会心得领会 - -