温度测量仪(LU)a

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1、 电子电路课程设计电子电路课程设计 温度测量仪温度测量仪卢庆莉 编写 2009年8月一、课程概况简介一、课程概况简介二二、课题介绍、课题介绍三、三、课题技术指标课题技术指标四四、设计提示设计提示五五、电路调测提示电路调测提示主要授课内容主要授课内容:卢庆莉 编写 2009年8月一、课程概况简介一、课程概况简介课程名称课程名称: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:电子电路课程设计电子电路课程设计张豫滇编张豫滇编教学目的教学目的:1.1.提高模拟电路、数字电路理论和实验的综合能提高模拟电路、数字电路理论和实

2、验的综合能力。力。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能力。提高设计报告的撰写能力。5.5.全面培养学生科技工作素质。全面培养学生科技工作素质。卢庆莉 编写 2009年8月教学进程：教学进程：1.1.设计要求和提示设计要求和提示（在实验室教师授课，半天）（在实验室教师授课，半天）查阅资料、设计电路查阅资料、设计电路（同学独立完成，（同学独立完成，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

3、时）学时）。3.3.调测调测（第一周星期三至第二周星期三）（第一周星期三至第二周星期三）。4.4.验收验收（第一周星期三至第二周星期四）（第一周星期三至第二周星期四）。5.5.撰写报告撰写报告（第二周星期五）（第二周星期五）、讲评、收尾。、讲评、收尾。卢庆莉 编写 2009年8月教学方法：教学方法：1.1.教法：教法：在实验室集中，分在实验室集中，分3 3次讲解。次讲解。*电路设计提示。电路设计提示。*装配要求、调测方法。装配要求、调测方法。*实验报告撰写要求。实验报告撰写要求。辅导实验、最后逐一验收。辅导实验、最后逐一验收。2.2.学习方法：学习方法：*认真自学认真自学电子电路课程设计电子电

4、路课程设计相关章节。相关章节。*独立完成设计。独立完成设计。*独立装配、调测、撰写设计报告独立装配、调测、撰写设计报告 。卢庆莉 编写 2009年8月课程纪律：课程纪律：1.缺少实验达三分之一以上无成绩，必须重修。缺少实验达三分之一以上无成绩，必须重修。2.设计报告必须手写，不得用打印机打印。设计报告必须手写，不得用打印机打印。3.预习报告和设计报告抄袭他人者，报告成绩预习报告和设计报告抄袭他人者，报告成绩按按0 0分论处。分论处。4.迟到、早退迟到、早退3 3次成绩降档。次成绩降档。成绩评定：成绩评定：1.评分项目：预习报告、装配水平、调测水平、评分项目：预习报告、装配水平、调测水平、完成指

5、标、报告。完成指标、报告。2.成绩分档：优秀、良好、中等、及格、不及成绩分档：优秀、良好、中等、及格、不及格、不及格必须重修，没有补考。格、不及格必须重修，没有补考。卢庆莉 编写 2009年8月二、二、课题介绍课题介绍2.1 2.1 设计课题名称设计课题名称 温度测量仪温度测量仪2.2 2.2 系统整体功能要求系统整体功能要求 温度测量仪能够测量和显示测量的温度温度测量仪能够测量和显示测量的温度值，当温度超过设定的值后，发出超温的指值，当温度超过设定的值后，发出超温的指示或报警。报警温度的设定可根据需要自定。示或报警。报警温度的设定可根据需要自定。卢庆莉 编写 2009年8月2.3 2.3 系

6、统结构要求系统结构要求 温度测量仪的整体框图如图温度测量仪的整体框图如图1 1所示，其所示，其中中S1S1为系统复位按键，为系统复位按键，S2S2为报警温度设定。为报警温度设定。卢庆莉 编写 2009年8月3.1 3.1 技术指标技术指标(P104(P104 课题八课题八)1 1、电气指标、电气指标 （1 1）温度测量范围：）温度测量范围：0 0 9999 （2 2）显示精度）显示精度:1:1 （3 3）测温灵敏度：）测温灵敏度：20mV/20mV/（4 4）显示采用四位数码管）显示采用四位数码管 （5 5）温度报警采用）温度报警采用LEDLED发光二极管或蜂鸣器发光二极管或蜂鸣器 （6 6）

7、报警温度可以任意设定）报警温度可以任意设定三、课题技术指标三、课题技术指标卢庆莉 编写 2009年8月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。卢庆莉 编写 2009年8月四、四、整体方案设计整体方案设计1 1、数据处理流程分析数据处理流程分析 温度测量仪顾名思义是通过温度传感温度测量仪顾名思义是通过温度传感器对被测对象的温度变化情况进行测量和器对被测对象的温度变化情况进行测量和监视的，传感器输出的不同电流，经电流监视的，传感器输出的不同电流，经电流-电压变

8、化后放大成不同的模拟电压，再电压变化后放大成不同的模拟电压，再经经A/DA/D转换，送入数字电压表，将温度数转换，送入数字电压表，将温度数值显示出来。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 2所示。所示。卢庆莉 编写 2009年8月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：卢庆莉 编写 2009年8月 温度传感器是温度监测仪的核心部件，它的温度传感器是温度监测仪的核心部件，它的作用是将温度值转换为电流值。按温度传感器作用是将温度值转换为电流值。按温度传感器与被测介质的接触方式分为：接触式和非接触与被测介质的接触方式分为：接触式和非接触式温

9、度传感器两大类。热电阻、热电偶、半导式温度传感器两大类。热电阻、热电偶、半导体集成温度传感器都属于接触式温度传感器；体集成温度传感器都属于接触式温度传感器；红外测温传感器属于非接触式传感器，它通过红外测温传感器属于非接触式传感器，它通过被测介质的热辐射或热对流达到测温目的。温被测介质的热辐射或热对流达到测温目的。温度传感器的测量范围极广，从零下几百度传感器的测量范围极广，从零下几百到零到零上几千上几千，测温精度又各有不同，要根据测温，测温精度又各有不同，要根据测温的具体要求（如测温范围、精度）合理选择合的具体要求（如测温范围、精度）合理选择合适的温度传感器。适的温度传感器。卢庆莉 编写 200

10、9年8月 集成温度传感器的输出形式分为电压输出型集成温度传感器的输出形式分为电压输出型和电流输出型两种，电压输出型的灵敏度一般和电流输出型两种，电压输出型的灵敏度一般为为10mV/K10mV/K，温度为，温度为0K0K时的输出电压为时的输出电压为0V0V，温度，温度为为2525时的输出为：时的输出为：2.9815V2.9815V。电流输出型的灵。电流输出型的灵敏度一般为敏度一般为1 1A/KA/K，2525时在时在1K1K电阻上的输电阻上的输出电压为：出电压为：298.15mV298.15mV。2 2、整体方案整体方案 整个系统电路在面包板上实现，其中核心整个系统电路在面包板上实现，其中核心模

11、块为模块为A/DA/D转换部分及数字电压表部分，以下转换部分及数字电压表部分，以下将做较详尽考虑。将做较详尽考虑。卢庆莉 编写 2009年8月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：集成温度传感器集成温度传感器LM35LM35具有测温精度高、线性优具有测温精度高、线性优良、体积小、热容量小、稳定性好、输出电信号大良、体积小、热容量小、稳定性好、输出电信号大及价格较便宜等优点，及价格较便宜等优点，LM35LM35灵敏度为灵敏度为10mV/,10mV/,即温即温度为度为2020时，输出电压为：时，输出电

12、压为：200mV200mV。常温下测温精。常温下测温精度为度为0.50.5以内，消耗电流最大也只有以内，消耗电流最大也只有7070A A，自，自身发热时测量精度的影响在身发热时测量精度的影响在 0.10.1以内。采用以内。采用+4V+4V以上的单电源供电时，测量温度的影响范围为：以上的单电源供电时，测量温度的影响范围为：22 150150；而采用双电源供电时，测量温度范围；而采用双电源供电时，测量温度范围为：为：-55-55 +150+150，电压使用范围为，电压使用范围为4V4V20V20V。卢庆莉 编写 2009年8月 设计思路设计思路 因为用户要求测温灵敏度因为用户要求测温灵敏度 20m

13、V/20mV/，而，而LM35LM35的灵敏度为的灵敏度为10mV/10mV/的电压输出型温度传感器，的电压输出型温度传感器，因此传感器温度变换后应有一个同相因此传感器温度变换后应有一个同相2 2倍的电压倍的电压放大电路，这部分电路可简单地运用运算放大器放大电路，这部分电路可简单地运用运算放大器LM324LM324来实现。来实现。卢庆莉 编写 2009年8月 温度变换及其电压放大模块电路图温度变换及其电压放大模块电路图 说明：说明：图图3 3中的跟随电路中的跟随电路A1A1是为了避免后续电路是为了避免后续电路对对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V

14、tVt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。卢庆莉 编写 2009年8月（2 2）A/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 设计思路设计思路 将将VtVt的模拟电压送入的模拟电压送入A/DA/D转换器的输入端，转转换器的输入端，转换为二进制码，用该码作为存储器换为二进制码，用该码作为存储器EEPROMEEPROM的地址的地址信号，将事先预置在存储单元的温度值取出，经信号，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。卢庆莉 编写 2009年8月 模数转换及数字显示电路模数转换及数字显示电路卢庆莉 编

15、写 2009年8月图图4 4说明：说明：图图4 4中中ADC0809ADC0809的的CLOCKCLOCK端需要一个端需要一个71K71K左右的左右的方波信号，若不提供信号发生器，我们可以采用方波信号，若不提供信号发生器，我们可以采用555555定时器制成自激多谐振荡器来实现。而输入定时器制成自激多谐振荡器来实现。而输入端端VtVt选择选择INOINO端口，地址为端口，地址为000000。28C6428C64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的输出则作的输出则作为寻址信号即

16、可得到温度值。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。卢庆莉 编写 2009年8月（3 3）71KHz71KHz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，它无需加激励，只要接通电源就可以输出方波。需加激励，只要接通电源就可以输出方波。卢庆莉 编写 2009年8月其中其中Ra=1KRa=1K,RbRb=100K=100K，则若取，则若取C=0.0001uFC=0.0001uF，则，则 这个频率已经可以满足这个

17、频率已经可以满足ADC0809ADC0809的时钟要求了。的时钟要求了。卢庆莉 编写 2009年8月（4 4）超限比较报警电路的设计）超限比较报警电路的设计 设计思路设计思路 设定一个报警温度设定一个报警温度TgTg，将，将TgTg折算成对应的比较折算成对应的比较电压电压VgVg，即，即Vg=TgVg=Tg20mV/20mV/。要想使。要想使VtVtVgVg时，电时，电路报警，可将两电压通过一个电压比较器后经发路报警，可将两电压通过一个电压比较器后经发光二极管显示是否报警。光二极管显示是否报警。卢庆莉 编写 2009年8月 报警电路图报警电路图卢庆莉 编写 2009年8月（5 5）整机电路图）

18、整机电路图 综合图综合图3 3 图图6 6的设计，可以得出该温度测量的设计，可以得出该温度测量系统的整体电路图如图系统的整体电路图如图7 7所示：所示：卢庆莉 编写 2009年8月卢庆莉 编写 2009年8月四、预习要求四、预习要求1 1、认真阅读教材、认真阅读教材 要求认真阅读要求认真阅读电子电路课程设计电子电路课程设计第一、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认真学查找设计提示中要求的各种参考资料并认真学习。习。卢庆莉 编写 2009年8月（1 1）按照按照电工电子基础实验电工电子基础实验“4.24.2节电气制图节电气制图基本知识基本知识”中的

19、要求，绘制电路草图。中的要求，绘制电路草图。（2 2）必须绘制在规定的坐标纸上，必须用铅笔绘）必须绘制在规定的坐标纸上，必须用铅笔绘制。制。（3 3）集成电路必须采用）集成电路必须采用CADCAD功能符号形式，不可用功能符号形式，不可用管脚图。管脚图。（4 4）所有元件必须有标号。）所有元件必须有标号。（5 5）独立设计，发现雷同电路将影响成绩。）独立设计，发现雷同电路将影响成绩。3 3、设计电路并绘制电路图、设计电路并绘制电路图卢庆莉 编写 2009年8月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：设计题目设计题目 温度测量仪温度测量仪课程名称课程名称电

20、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 080011J201080011J201指导老师指导老师卢庆莉卢庆莉开课日期开课日期 20102010年年1212月月6 6日至日至20102010年年1212月月1717日日卢庆莉 编写 2009年8月2 2、目录、目录 目录目录 第一章第一章 技术指标技术指标 -1.1 1.1 系统功能要求系统功能要求-1.2 1.2 系统结构要求系统结构要求-1.3 1.3 电压指标电压指标-1.4 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 2.1 数据处理流程分析数据处理

21、流程分析-2.2 2.2 整体方案整体方案-卢庆莉 编写 2009年8月第三章第三章 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 设计思路设计思路-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 存储器和存储器和数字显示电路数字显示电路的调试的调试-4.3 4.3 信号发生器电路的测试信号发生器电路的测试-卢庆莉 编写 2009年8月 4.4 A/D4.4 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 设计任务完成情况设计任务完成情况 -5.2 5.2 问题与改进问题与改进 -5.3 5.3 心得体会心得体会 -卢庆莉 编写 2009年8月