長安大學(xué)電子課程設(shè)計

1、長安大學(xué)電子技術(shù)課程設(shè)計（溫度測量與控制電路專 業(yè)電氣工程及其自動化班級32040901姓名李朝指導(dǎo)教師田莉娟日 期2011年6月30日刖言溫度測量與控制電路廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活中的各個方面，特別是在工業(yè)生產(chǎn)中，溫度自 動控制已經(jīng)成為一個相當(dāng)成熟的技術(shù)。本次課程設(shè)計給我們創(chuàng)造了良好的學(xué)習(xí)機會：一是查 閱資料將自己所學(xué)的數(shù)字電子技術(shù)，模擬電子技術(shù)，以及傳感器的相關(guān)知識綜合運用，二是 系統(tǒng)了解溫度監(jiān)測特別是工業(yè)上的溫度控制的詳細過程，為日后的學(xué)習(xí)和工作增長知識，積 累經(jīng)驗。在確定課設(shè)題目，經(jīng)仔細分析問題后，實現(xiàn)溫度的測量與控制方法很多，大致可以分為 兩大類型，一種是以單片機為主的軟硬件結(jié)合方式，另一

2、種是用簡單芯片構(gòu)成實現(xiàn)電路。由 于單片機知識的匱乏，我們決定用后者實現(xiàn)。共同確定了總的電路結(jié)構(gòu)，將設(shè)計分為三部分， 李朝負責(zé)溫度傳感部分，諶新力負責(zé)溫度顯示和溫度范圍控制部分，肖陽負責(zé)溫度控制執(zhí)行 電路和聲光報警部分。溫度傳感部分由熱電偶構(gòu)成的溫度傳感器，數(shù)字顯示和設(shè)定控制部分 由模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD574A、281024 CMOS EEPROM、鎖存器74LS175等組成，聲光報警和溫 控加熱降溫執(zhí)行電路主要用時基芯片555構(gòu)成的多諧振蕩器和單穩(wěn)態(tài)電路組成。在確定了單 元電路的設(shè)計方案后，我們在總結(jié)出總體方案框圖的基礎(chǔ)上，應(yīng)用Multisim11.0仿真軟件畫 出了各單元模塊電路圖，最后匯總電路圖

3、。由于缺少實踐經(jīng)驗，并且知識有限，所以本次設(shè)計中難免存在缺點和錯誤，敬請老師批 評指正。李朝2010年6月20日目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 溫度測量與控制電路4 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 摘要4 HYPERLINK l bookmark29 o Current Document 一、系統(tǒng)綜述和總體方案論證與選擇5 HYPERLINK l bookmark35 o Current Document 二、單元電路設(shè)計6 HYPERLINK l book

4、mark32 o Current Document （一）溫度傳感模塊6 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document （2）冷接點溫度補償方法的選擇11 HYPERLINK l bookmark49 o Current Document （3）濾波方法的討論16（4）電路的改進17（5）仿真模擬18 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document （二）聲光報警20 HYPERLINK l bookmark65 o Current Document （三）溫度控制執(zhí)行21 HYPERLINK l bookmark68

5、o Current Document 三、結(jié)束語21四、參考文獻22 HYPERLINK l bookmark81 o Current Document 五、元器件明細23 HYPERLINK l bookmark105 o Current Document 六、收獲體會31 HYPERLINK l bookmark109 o Current Document 七、鳴謝32 HYPERLINK l bookmark113 o Current Document 八、【附錄】32評語錯誤!未定義書簽。I三溫度測量與控制電路III摘要溫度測量與控制電路是在實際應(yīng)用中相當(dāng)廣泛的測量電路。本次設(shè)計主要

6、運用基本的模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)的知識，從基本的單元電路出發(fā)，實 現(xiàn)了溫度測量與控制電路的設(shè)計?？傮w設(shè)計中的主要思想：一、達到設(shè)計要求； 二、盡量應(yīng)用所學(xué)知識；三、設(shè)計力求系統(tǒng)簡單可靠，有實際價值。溫度傳感 采用熱電偶和溫度補償原理。大家共同商議共同確定了總的電路結(jié)構(gòu)，將設(shè)計 分為三部分，李朝負責(zé)溫度傳感部分，諶新力負責(zé)溫度顯示和溫度范圍控制部 分，肖陽負責(zé)溫度控制執(zhí)行電路和聲光報警部分 AD轉(zhuǎn)換部分使用集成芯片 AD574A；二進制到8421BCD碼的轉(zhuǎn)換用EEPROM 281024實現(xiàn)；顯示譯碼部分用 74LS48和數(shù)碼管實現(xiàn)；溫度控制范圍設(shè)定采用數(shù)字設(shè)定方式，用74LS160十進 制

7、加計數(shù)器和鎖存器74LS175實現(xiàn)；溫度的判斷比較數(shù)值比較器74LS85的級聯(lián) 實現(xiàn)；通過使用74LS160和ADG508F實現(xiàn)了多路溫度循環(huán)監(jiān)測功能。聲光報警 加入了單穩(wěn)態(tài)。溫度控制執(zhí)行部分采用555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路，提高了加熱系 統(tǒng)與降溫系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實用性。關(guān)鍵詞溫度傳感器A/D轉(zhuǎn)換控制溫度聲光報警二進制轉(zhuǎn)BCD譯碼顯示 技術(shù)要求1、測量溫度范圍為200C1650C，精度 0.50C；2、被測量溫度與控制溫度均可數(shù)字顯示；3、控制溫度連續(xù)可調(diào)；4、溫度超過設(shè)定值時，產(chǎn)生聲光報警。、系統(tǒng)綜述和總體方案論證與選擇Z方DD71X3D5D3D201DOVSW圖6-2281024管腳圖281024

8、真值表工作模式/CE/OE/WE讀取數(shù)據(jù)001寫入數(shù)據(jù)010禁止1XX3.74LS160D 3 4 5 S圖6-374LS160D管腳圖4.ADG508FEN晚S12S334-IADG508FTOP VIEW(Ftot q 8caid)圖6-4 ADG508F管腳圖ADFG508F真值表A1AOEN開居a唳KXK0NoneD0D11D0112D1D13D111410D151011611D17111135.74LS48AaEbC匚DdLTeEI/REOg時Iw7T213Io圖6-574LS48管腳圖74LS48真值表+遂數(shù) 或功能輸入BI/RBO輸出LTRBID C B AabcdefEHH0

9、0 0 0H11111i01HK0 0 0 1H011aa002HX0 0 10H11ii013HK0 0 11H111ia014HK0 10 0H011Q0115HK0 10 1H101ia116HK0 110H01ii117H0 111H111aa000H10 0 0H111ii11gH*10 0 1H111aa1110HK10 10H0ii0111HK10 11H01ia0112HX110 0H010001113H*110 1H1ia1114HK1110H0ii1115HK1111H0000000BIXKK X H KL0aa00REIHL0 0 0 0L000aa00LTLK K H

10、KH111ii116.74LS175引山蜩符號CF時神饋入曲C上升沿百斂JC7?浦陳端c低電平有效：）ldjd敵裙珈r入遇LQ 4Q輸山舜1豆金互補輸出端折弓1域肆71CH E iQC tQ C m仁qC1IS器1&34NLs12!3 1IO國vf.1Q3 i.Q m mqsQgCZT*iiiPbUft 電幼，電壓7V羯入電壓 5J/74L75, 54/74SL7J3.3VS4r74LS 1 757V工作環(huán)德?lián)?54X X X-55125*C7dX X XD7fi-C伸有 0 懂-65JC LdUC圖6-674LS175D管腳圖74LS175D功能表InputsOutpjtBClearClo

11、ckDoQILKXLHHTMHLHTLLHHLXQjII 高電平L低電平？低到高跳變X任意Z高阻 Q0規(guī)定的穩(wěn)態(tài)輸入條件建立前Q的電平7.74LS85NVcc M E2 M Al 田 Ao 臥倡 is 12 |i7| a區(qū) e ee 0 m tn m陣日 lA=E 庇E Da* A=B A也 GND圖6-774LS85N管腳圖74LS85真值表COMPARING INPUTSCASCADING WPUTSOUTPUTS恐，日3鬼,E?MWAo，EqlABUA=BOftBOaBoXXXHLL免a2=b2%雄1AqBoXXXLHL知噸A尸如Ai=BiAq=BoHLLHLLA3=B3An=02AEi

12、Aq=BoLHLLHL人3=日3a2=b2*=切Aq=BqXXHLLHg日3A?=gAl=BiAo=BoHHLLLLa3=bSa2=b2A.=BsaD=b0LLLHHL8. K型熱電偶K型熱點偶的電壓與溫度關(guān)系為：K型熱電偶所需的溫度補償電壓為：41.269 UV/K玫*三茉2 00 WO 6001000 1200 1400 LGDO 1S0G 2000 22GGV溫度兀熱電偶豹熱電特性司線（參考端CTC）圖6-8熱電偶的特性曲線9.LT1025Input Supply Voltage36VOutput Voltage (Forced)5VOutputShort Circuit Duratio

13、nIndefiniteOperating Temperature RangeLT1025AC, LT1O25C0Cto+70CLT1025AM, LT1025M-55CtO+125CStorage Temperature Range- 55C to + 150CLead Temperature Soldering, 10 sec)300C圖6-9-1 LT1025參數(shù)圖六、收獲體會這次課程設(shè)計中，我負責(zé)溫度傳感模塊的設(shè)計，大部分是模電方面的內(nèi)容。第一次將所學(xué)的知識運用到實際當(dāng)中，非常興奮，就和學(xué)了一門外語以后和老外交 談的感覺一樣。當(dāng)然在設(shè)計過程中也遇到了不少問題。剛拿到這個題目的時候，覺得很

14、簡單，心里想著，不就是一個傳感器接幾個顯示裝置么，應(yīng) 該很簡單。但是開始一點一點做的時候才發(fā)現(xiàn)，遠非如此。具體到怎么傳感，怎么顯示，怎 么報警，甚至是一些其他小問題，比如怎么截圖，怎么畫電路，都成了攔路虎。然后我們開 始分工，我負責(zé)傳感部分。最開始遇到的難題就是，溫度范圍要求很廣，一般熱敏電阻的線 性關(guān)系到高溫時就很差了，然后就想找一個線性修正電路，但是后來發(fā)現(xiàn)線性化修正電路十 分復(fù)雜。然后在查閱很多資料之后想到了熱電偶這個方法，突然又感覺馬上就能大功告成了， 結(jié)果在資料中發(fā)現(xiàn)了要進行冷接點補償，第一次聽說這個概念，只能硬著頭皮查資料，問老 師，最后才得以克服。然后是算法的問題，通過資料，采用

15、了一種利用函數(shù)與反函數(shù)關(guān)系的 方法，把溫度的單位直接換成了 mV,1比1對應(yīng)，自己感覺這一點應(yīng)給是很有特點的地方。 最后又進行濾波電路設(shè)計，模擬，寫論文，最終完成了課程設(shè)計。在這個過程中，經(jīng)常產(chǎn)生一種“馬上就要完成了”的錯覺，但是每次又遇到新的問題，所以 不能急躁，要想得全面一些，才能達到最好的效果。這次實驗中發(fā)現(xiàn)，不能完全依靠理論的 東西，運用于實踐的時候要具體情況具體操作。在進行課設(shè)的過程中，發(fā)現(xiàn)團隊合作十分重要，分開部分各個擊破，使問題變得容 易了很多，不然就這個題目而言，一個人做的話是非常復(fù)雜的，而且時間也不夠。最后大家 的電路圖往一起合并的時候，都非常激動。大家的通力合作，才完成了整個設(shè)計。最后的一點體會是，面對困難的時候，如果繞不過去，就要努力克服，可以求助于老師，同 學(xué)，查閱資料，不