電子線路系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告

1、.PAGE 1 . . . word. 目錄TOC o 1-3 h z uHYPERLINK l _Toc344726184第一章課程設(shè)計(jì)名稱及設(shè)計(jì)要求 PAGEREF _Toc344726184 h 1HYPERLINK l _Toc344726185第二章總體設(shè)計(jì)思想 PAGEREF _Toc344726185 h 2HYPERLINK l _Toc344726186第三章元件介紹及單元電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc344726186 h 3HYPERLINK l _Toc3447261873.1 ICL7107 PAGEREF _Toc344726187 h 3HYPERLINK l

2、 _Toc3447261883.2 鉑電阻Pt100 PAGEREF _Toc344726188 h 5HYPERLINK l _Toc3447261893.3 數(shù)碼管 PAGEREF _Toc344726189 h 6HYPERLINK l _Toc3447261903.4 LM324 PAGEREF _Toc344726190 h 6HYPERLINK l _Toc344726191第四章總電路及元器件的裝配與調(diào)試 PAGEREF _Toc344726191 h 8HYPERLINK l _Toc3447261924.1 總電路圖 PAGEREF _Toc344726192 h 8HYPE

3、RLINK l _Toc3447261934.2 電路板焊制 PAGEREF _Toc344726193 h8HYPERLINK l _Toc3447261944.3 電路板的檢測(cè) PAGEREF _Toc344726194 h 8HYPERLINK l _Toc3447261954.4 電路板檢測(cè)結(jié)果及分析 PAGEREF _Toc344726195 h 9HYPERLINK l _Toc3447261964.5 調(diào)試記錄 PAGEREF _Toc344726196 h 9HYPERLINK l _Toc344726197第五章心得體會(huì) PAGEREF _Toc344726197 h 9第一

4、章 課程設(shè)計(jì)名稱及設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)題目溫度測(cè)量數(shù)顯儀的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)背景溫度控制是日常生活和工程領(lǐng)域經(jīng)常需要解決的問(wèn)題，在冷庫(kù)、制冷設(shè)備、糧食儲(chǔ)藏等精度要求不特別高的場(chǎng)合，經(jīng)常采用鉑電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度的采集與控制調(diào)節(jié)。設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)可在一定溫度圍進(jìn)展溫度測(cè)量與控制的溫度測(cè)量數(shù)顯控制儀。該儀器測(cè)量溫度的圍為-50200，能夠?qū)囟戎颠M(jìn)展數(shù)字顯示。設(shè)計(jì)目的了解溫度采集傳感器Pt100的工作原理，掌握其工程設(shè)計(jì)使用方法。掌握模數(shù)轉(zhuǎn)換、電阻電壓轉(zhuǎn)換及數(shù)碼顯示電路的設(shè)計(jì)構(gòu)造方法。掌握電子電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的根本方法，培養(yǎng)提高綜合利用多學(xué)科相關(guān)知識(shí)進(jìn)展初步工程設(shè)計(jì)與實(shí)際裝調(diào)系統(tǒng)電路的能力。第二章 總體設(shè)計(jì)思想本次課程設(shè)

5、計(jì)任務(wù)為數(shù)顯溫度測(cè)量?jī)x:測(cè)溫圍-50200。設(shè)計(jì)電路由穩(wěn)壓電路、溫度采集、電阻/電壓轉(zhuǎn)換器和顯示電路組成。其中，溫度采集傳感器采用熱敏電阻鉑Pt100，A/D轉(zhuǎn)換器用ICL7107雙電源5V供電，適合驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管顯示，共陽(yáng)數(shù)碼管用ICL7107控制。本方案用到了ICL7107，電路中的A/D轉(zhuǎn)換電路與數(shù)碼顯示電路都由其控制與組成，因而在設(shè)計(jì)具體電路時(shí)，要針對(duì)ICL7107進(jìn)展合理的設(shè)計(jì)。而電阻/電壓轉(zhuǎn)換電路由運(yùn)放電路組成，用ICL7107組裝3 位半數(shù)字電壓表進(jìn)展顯示。Pt100是電阻/電壓轉(zhuǎn)換電路的核心局部。測(cè)溫傳感器鉑-100熱電阻Pt-100進(jìn)展溫度采集。熱電阻變換電路要求LM324

6、4級(jí)集成差放選擇匹配。經(jīng)過(guò)鉑金屬的傳熱和中間電路將熱信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)再經(jīng)放大后輸入到ICL7107芯片，最后經(jīng)數(shù)字顯示電路將溫度信號(hào)顯示。該方案的設(shè)計(jì)方框圖表示如下基于ICL7107的溫度測(cè)量控制原理方框圖優(yōu)點(diǎn)：電路組成明確且設(shè)計(jì)合理，能夠較為理想的實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求。缺點(diǎn)：電路所用元器件較多，調(diào)試比較復(fù)雜。第三章 元件介紹及單元電路設(shè)計(jì)3.1ICL7107ICL7107是高性能、低功耗的三位半AD轉(zhuǎn)換器，同時(shí)包含有七段譯碼器、顯示驅(qū)動(dòng)器、參考源和時(shí)鐘系統(tǒng)。ICL7107可直接驅(qū)動(dòng)共陽(yáng)極LED數(shù)碼管。ICL7107將高精度、通用性和真正的低本錢很好的結(jié)合在一起，它有低于10uV的自動(dòng)校零功能，

7、零漂小于1uV/，低于10pA的輸入電流，極性轉(zhuǎn)換誤差小于一個(gè)字。真正的差動(dòng)輸入和差動(dòng)參考源在各種系統(tǒng)中都很有用。在用于測(cè)量負(fù)載單元、壓力規(guī)管和其它橋式傳感器時(shí)會(huì)有更突出的特點(diǎn)。ICL7107轉(zhuǎn)化器原理圖如圖3.1所示。其中計(jì)數(shù)器對(duì)反向積分過(guò)程的時(shí)鐘脈沖進(jìn)展計(jì)數(shù)?？刂七壿嫲ǚ诸l器、譯碼器、相位驅(qū)動(dòng)器、控制器和鎖存器。驅(qū)動(dòng)器是將譯碼器輸出對(duì)應(yīng)于共陽(yáng)極數(shù)碼管七段筆畫(huà)的邏輯電平變成驅(qū)動(dòng)相應(yīng)筆畫(huà)的方波。圖3.1 ICL7107轉(zhuǎn)化器原理圖控制器的作用有三個(gè)：識(shí)別積分器的工作狀態(tài)，適時(shí)發(fā)出控制信號(hào)，使各模擬開(kāi)關(guān)接通或斷開(kāi)，A/D轉(zhuǎn)換器能循環(huán)進(jìn)展。識(shí)別輸入電壓極性，控制LED數(shù)碼管的負(fù)號(hào)顯示。當(dāng)輸入電壓

8、超量限時(shí)發(fā)出溢出信號(hào)，使千位顯示“1 ，其余碼全部熄滅。釣鎖存器用來(lái)存放A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果，鎖存器的輸出經(jīng)譯碼器后驅(qū)動(dòng)LED 。它的每個(gè)測(cè)量周期自動(dòng)調(diào)零AZ、信號(hào)積分INT和反向積分DE三個(gè)階段。雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器的電壓波形圖如圖3.2所示圖3.2雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器的電壓波形圖ICL7107AD轉(zhuǎn)換器的管腳排列及其各管腳功能如圖3.3所示。圖3.3 ICL7107管腳排列ICL7107是集A/D轉(zhuǎn)換和譯碼器為一體的芯片，而且這芯片能夠驅(qū)動(dòng)三個(gè)數(shù)碼管工作而不需要更多的譯碼器，這給我們連接電路或者分析電路提供了一定的方便。ICL7107芯片的管腳比較多，每一個(gè)管腳所代表的功能也各不一樣，能夠組成

9、各種電路，比方說(shuō)有積分電路。這要求我們?cè)诮与娐窌r(shí)要小心，不能出現(xiàn)錯(cuò)誤。圖3.4 ICL7107實(shí)際搭配電路3.2 鉑電阻Pt100Pt100熱敏電阻將溫度變化轉(zhuǎn)換成電阻值的變化：溫度是0，阻值為100；溫度100時(shí)，阻值為138.5；溫度200時(shí)，阻值177；溫度電阻系數(shù)0.385/，根本呈線性增長(zhǎng)。電阻/電壓轉(zhuǎn)換電路當(dāng)t=-50時(shí)，運(yùn)放的輸出電壓為 Uo=(1+80.31/33) 0.3=1.03V當(dāng)t=200時(shí)，運(yùn)放的輸出電壓為 Uo=(1+175.84/33) 0.3=1.90V在-50 200，輸出電壓在1.01.9V間。 在電阻/電壓轉(zhuǎn)換電路后，接一電壓跟隨器，提高帶負(fù)載的能力。所選

10、運(yùn)放均由LM324提供。由ICL7107組成A/D轉(zhuǎn)換與數(shù)碼驅(qū)動(dòng)電路。四只數(shù)碼管共陽(yáng)組成高精度數(shù)字電壓表頭，用來(lái)顯示溫度1mV就代表1.電源5V和GND由實(shí)驗(yàn)室EM1716提供。鉑電阻對(duì)應(yīng)溫度表Pt100溫度-50-250255075100125150175200電阻80.3190.19100109.73119.4128.98138.5147.94157.31166.61175.843.3 數(shù)碼管因?yàn)槭枪碴?yáng)極，故上端端接正向輸入電壓，下端端懸空。3.4 LM324LM324為四運(yùn)放集成電路，采用14腳雙列直插塑料封裝。，部有四個(gè)運(yùn)算放大器，有相位補(bǔ)償電路。電路功耗很小，lm324工作電壓圍寬，

11、可用正電源330V，或正負(fù)雙電源15V15V工作。它的輸入電壓可低到地電位，而輸出電壓圍為OVcc。它的部包含四組形式完全一樣的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互單獨(dú)。每一組運(yùn)算放大器可用如下列圖的符號(hào)來(lái)表示，它有5個(gè)引出腳，其中“+、“-為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“V+、“V-為正、負(fù)電源端，“Vo為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中，Vi-為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相反；Vi+為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位一樣。圖3.5 LM324引腳圖圖3.6實(shí)際搭配的電路圖。第四章 總電路及元器件的裝配與調(diào)試4.1 總電路圖4.2 電路板焊制在焊制電路板的過(guò)程中，

12、 PCB板制作錯(cuò)誤，我們對(duì)其修改其中R4和R5不接地可是板子上的卻接了地，我們只好用刀片切斷其連線，還有R5應(yīng)該與R10連接板子上卻沒(méi)有連接，我們用選擇直接引線解決，雖然能解決問(wèn)題，但在工藝上，抗干擾上帶來(lái)了較大的問(wèn)題，但由于時(shí)間有限，因此做得不是很好。4.3 電路板的檢測(cè) A、 37腳的TEST端與l腳短接，表頭應(yīng)顯示-1888。這時(shí)可檢查顯示是否缺筆畫(huà)。如有，大多是引腳、連線虛焊。 B、首先將 IN+與IN-短接，表頭應(yīng)顯示為“0000”。假設(shè)不為零，則應(yīng)檢查參考源電容C2和自動(dòng)校零電容C4是否漏電。 C、將3l腳與36腳短接，表頭讀數(shù)應(yīng)為1000。假設(shè)有偏差，調(diào)電位器RP。仍然不行，多半

13、是RP、積分電容C3壞。 D、將32腳與26腳短接，表頭的最高位應(yīng)顯示-l，其它位均不亮。否則，應(yīng)檢查電源或換芯片。 E、將芯片ICL7107正確的插入插槽，用溫度計(jì)測(cè)出此時(shí)的室溫，給電路板接通+5V電源。然后調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使數(shù)碼管顯示到當(dāng)前溫度。再用數(shù)字萬(wàn)用表紅表筆接ICL7107的36引腳，黑表筆接地。如果測(cè)得電壓為1V左右，則該溫度為此時(shí)的溫度。4.4 電路板檢測(cè)結(jié)果及分析 電路完整，數(shù)碼管顯示也沒(méi)有缺筆現(xiàn)象，也能夠很準(zhǔn)確的測(cè)得溫度。4.5調(diào)試記錄A,連接好電路圖，發(fā)現(xiàn)指示值飄逸不定，測(cè)量ICL7107的30端31端未發(fā)現(xiàn)異常，再測(cè)量36端時(shí)發(fā)現(xiàn)漂移不定：結(jié)論電位器RP2損壞。B、調(diào)零時(shí)

14、，根據(jù)PT100在0時(shí)對(duì)應(yīng)100計(jì)算得出LM324的5端輸出為1.06V，測(cè)量Vin-(30管腳)發(fā)現(xiàn)值Vin+(31管腳)：結(jié)論-電阻值20K過(guò)大，幾番測(cè)試調(diào)節(jié)，最終為13.3K。C、調(diào)零后，根據(jù)PT100在200時(shí)對(duì)應(yīng)175.84計(jì)算得出LM324的5端輸出為1.62V，測(cè)量Vin-,根據(jù)Vo=1000*Vin/Vref，而且Vref-=0V,可以計(jì)算出Vref+的值，從而根據(jù)電阻分壓確定電阻值。第五章 心得體會(huì)經(jīng)過(guò)兩天的焊接和3天的調(diào)試，我們組制作的溫度測(cè)量數(shù)顯儀完成了，并且能夠完美地實(shí)現(xiàn)測(cè)量并顯示溫度。通過(guò)此次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了基于ICL7107的溫度測(cè)量?jī)x的工作原理。如何利用電子器件進(jìn)展溫度測(cè)量的這個(gè)問(wèn)題從小就困惑我，而現(xiàn)在看來(lái)，根本的溫度測(cè)量技術(shù)也不再神秘，其實(shí)就是根據(jù)PT100分度表，即每一阻值都對(duì)應(yīng)一個(gè)溫度，使溫度的變化通過(guò)熱敏電阻阻值的變化表示出來(lái)?？赡苡捎跁r(shí)間的倉(cāng)促，電路板的設(shè)計(jì)存在各種小問(wèn)題，比方該接地的沒(méi)有接地等等。這導(dǎo)致了我們用了局部時(shí)間來(lái)做電路板的修改，當(dāng)時(shí)我也擔(dān)憂修改后的測(cè)