温度数显表讲解.doc

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1、信息与电气工程学院课程设计说明书课程设计说明书（2014 / 2015 学年第 二 学期）课程名称 ： 电子技术课程设计 题 目 ： 温度数显表 专业班级 ： 学生姓名 ： 学 号： 指导教师 ： 设计周数 ： 二 设计成绩 ： 2015 年 07 月 01 日- 0 -序序“电子技术基础”是电力工程类各专业的一门技术基础课，它是研究各类半导体器件的性能、电路及其应用的学科。包括模拟电子技术基础和数字电子技术基础。温度数显表使用广泛，温度是工业控制中主要的被控参数之一，无论在工业，农业，科学研究，国防和人们日常生活的各个方面，温度测量和控制都是极为重要的课题。随着社会的进步和工业技术的发展，人

2、们越来越重视温度因素，许多产品对温度要求都非常严格。对于不同场所，不同工艺，所需温度高低范围不同，精度不同，则采用的测温元件，测温方法及对温度的控制方法也将不同，因而，对温度的测控方法多种多样。本设计是在我们学完“电子技术基础”课程后所进行的，内容为运用所学知识设计一个温度控制显示装置，包括设计原理图，绘制 PCB 图，印制电路板，焊接元件，调试等工作，是以小组为单位的一项合作项目，此设计是本课程的一项重要实践，是我们步入社会的一次深刻的链接，考查了我们独立设计，计算，绘图和分析的能力。在课程设计工作中，应综合运用电子技术基础理论、知识与技能进行设计，应学会依据技术课题任务，进行资料的调研、收

3、集、加工与整理和正确使用工具书，培养我们掌握相关的设计程序、方法与技术规范；培养我们掌握实验、测试等科学研究的基本方法；锻炼我们分析与解决问题的能力。通过课程设计，我们应能树立正确的设计思想，培养严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风。- 1 -目目 录录一数显表简介41.1 概念41.2 温度数显表的原理41.3 温度数显表的作用4 1.4 温度数显表的用途42课程设计的目的5三课程设计的内容53.1 课设选题5 3.2 设计任务53.3 原理框图53.4 模块电路6 3.5 原理图和 PCB 图134. 焊接与调试144.1 焊接14 4.2 调试过程145课程设计总结15六参考文献16-

4、 2 -摘摘 要要本电子技术课程设计报告基于电子技术基础课程，是通过运用了一些简单的电路设计来达到预期效果的报告。系统阐述了课程设计中所用的器件（如电磁继电器，A/D 转换器等），路图（如差分式放大电路），各部分的原理功能以及接法并最终通过调试、改进实现温度控制的目的。此设计是通过运用了一些简单的电路设计来达到预期效果的。- 3 -1温度数显表简介：温度数显表简介：1.1 概念概念数显表是数字式显示仪表的简称。显示器常用的有 LED 、LCD 为显示元件。 数显表因其视觉直观、设置便捷及智能化控制程度高等特性，加之随着当前传感技术的高速发展，数字式显示仪表的功能不断强大及精度不断地提高，数字式

5、显示仪表正在大量代替传统的机械仪表，已经广泛应用于各行各业及日常生活。1.2 温度数显表的原理温度数显表的原理温度数显表是一种具有模数转换器并以十进制数码形式显示被测变量值的仪表，它与各种传感器、配送器配套，可以显示出各种不同的参数。数字式仪表具有精度高、功能全、速度快、抗干扰能力强等优点，体积小、耗电低、读数直观，从而实现生产过程自动化。1.3 温度数显表的作用温度数显表的作用数显表能对压力、流量、温度、位移、PH 值、电导率、浓度、时间、图形、文字及符号等方面体现的数据进行精确显示，广泛应用于国防、科技、教育、工业、农业、交通及文化媒体传媒等各行业及日常生活。而温度数显表显示温度直观，对于

6、测量控制温度提供了方便，给生产工作，工业等发展带来了极大便利。1.4 数显表的用途数显表的用途家用的数显表主要是手表、时钟。数显表运用最多的还是在工业方面，比如电流数显表、电压数显表、光栅数显表、压力数显表、变频器转速数显表、传感器数显表、频率数显表等等很多很多，它的作用主要起监测通知的作用。工业上广泛运用于 PLC 数据的显示。随着文本编辑器，触摸屏的问世，以及其优越的价格都在冲击着数显表领域，但数显表卓越的地位仍然不能被取代。因为在复杂的工厂环境下，数显表通过 LED 发光管来发光，让人一目了然，从很远的地方就可以清晰的辨认出所查看的数据，是工人师傅们的最爱。而文本编辑器和触摸屏之类的字体

7、小，而且亮度不够。- 4 -两线式 PLC 数显表的问世也为数显表工业用途开拓了前景，摆脱了普通 PLC 数显表因为占用太多端口的困扰，不仅简洁了硬件连接方面，在 PLC 端的软件部分也更加模块化集成化，是工程师们对 PLC 数据显示的首选。二课程设计的目的二课程设计的目的1.通过本课程设计，使学生加强对电子技术课程内容的理解和掌握，学会使用半导体元件和集成电路，掌握电子电路的基本分析方法和设计方法，进一步提高分析解决实际问题的综合能力。2.培养学生正确的设计思想，理论联系实际的工作作风，严肃认真、实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神。3.通过课程设计，是学生在理论计算、机构设计、工程绘图、

8、查阅设计资料、标准与规范的运用和计算机应用方面的能力得到训练和提升。4.巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能。3课程设计的内容课程设计的内容3.1 课设选题课设选题温度数显表3.2 设计任务设计任务设计一个温度测量与控制器，能够显示温度示数，假定预置一个温度，当测量温度小于此温度，进行加热，当测量温度大于此温度，停止工作。3.3 原理框图原理框图- 5 -3.4 模块电路模块电路（1）共阳极数码管）共阳极数码管LED 数码管（LED Segment Displays）由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。数码管实际上是

9、由七个发光管组成 8 字形构成的，加上小数点就是 8 个。这些段分别由字母 a, b, c, d, e,f ,g, d p 来表示。- 6 -当数码管特定的段加上电压后，这些特定的段就会发亮，以形成我们眼睛看到的字样了。如：显示一个“2”字，那么应当是 a 亮 b 亮 g 亮 e 亮 d 亮 f 不亮 c 不亮 d p 不亮。LED数码管有一般亮和超亮等不同之分，也有 0.5 寸、1 寸等不同的尺寸。小尺寸数码管的显示笔画常用一个发光二极管组成，而大尺寸的数码管由二个或多个发光二极管组成，一般情况下，单个发光二极管的管压降为 1.8V 左右，电流不超过 30mA。发光二极管的阳极连接到一起连接

10、到电源正极的称为共阳数码管，发光二极管的阴极连接到一起连接到电源负极的称为共阴数码管。常用 LED 数码管显示的数字和字符是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。（2 2）A/DA/D 转换器转换器- 7 -AD 转换就是模数转换，也可以是整流。顾名思义，就是把模拟信号转换成数字信号。AD 转换器是用来通过一定的电路将模拟量转变为数字量。、模拟量可以是电压、电流等电信号，也可以是压力、温度、湿度、位移、声音等非电信号。但在 A/D 转换前，输入到 A/D 转换器的输入信号必须经各种传感器把各种物理量转换成电压信号。A/D 转换后，输出的数字信号可以有 8 位、10 位

11、、12 位、14 位和 16 位等。- 8 -（3）测量、预置电压输入过程）测量、预置电压输入过程稳压电路主要功能是将+220 伏的电压转换成为正负 5 伏的电压，用于控制仪各个部分的供电。在实际的实验室操作过程中，我们直接用正负 5 伏的电压进行供电，但考虑到实验产品的实用性，稳压电路的实际就成为了必须要考虑的一项内容。本次设计首先采用变压器把 220V 交流电变成所需要的电压。利用二极管的单向导电性，可以设计出把交流电变成直流电的电路；再根据电容的滤波作用，输出纹波较小的直流电，在通过 7805.7905 输出正负电流，在通过从而得到平滑的直流电压；最后通过稳压块的稳压作用，就可以得到输出

12、稳定的直流电。 电源变压器 电源变压器的作用是将电网 220V 的交流电压变换成整流滤波电路所需的低电压。根据设计要求，输出最大电源为+10V/1A，因此，输出的最大功率为 10W。另外，为了输出正、负电压，考虑到每个稳压集成块的压降为 3V 左右，所以可以选择 220V/16V / 10W 的变压器。 整流电路 整流电路一般由单项导电性的二极管构成，经常采用单项半波、单项全波和单向桥式整- 9 -流电路。如图 2-2 所示的整流电路为应用广泛的桥式整流电路。电路中采用了 4 个二极管，组成三项桥式整流电路。整流过程中，4 个整流管轮流导通，无论正半周还是负半周，流过负载的电流方向一致，形成全

13、波整流，将变压器处的交流电压变成了脉动直流电压。滤波电路 交流电经整流电路后可变为脉动直流电，但其中含有较大的交流分量，为使设备上用纯净的交流电，还必须用滤波电路滤除脉动电压中的交流成分。常见的滤波电路有：电容滤波电路、电感滤波电路、电感电容滤波电路以及型滤波电路。在此电路中，由于电容滤波电路电路较为简单、且能得到较好的效果，故选用此电路。在加入电容滤波电路后，由于电容是储能元件，利用其充放电特性，使输出波形平滑，减少脉动成分，以达到滤波的目的。为了使滤波效果更好，可选用大容量的电容为滤波电容。因为电容放电的时间常数越大，放电过程越慢。 稳压电路 经过整流和滤波后得直流电压，会由于电网电压的波

14、动以及负载电阻的变动而发生变化。在绝大多数情况下，这种输出电压的变化波动显得太大，仍需进一步对其稳定，这就需要采用稳压电路。目前常用的稳压电路有并联式稳压电路、串联稳压电路以及集成式稳压电路。由于集成式稳压芯片具有较完善的短路和限流保护、过热保护和调整管安全工作区保护电路，因而工作是比较稳定的，电路也相对比较简单。为了使电路正常工作，要求输入电压应比输出电压至少高出 2.5V3V。电路如图 1-4、图 1-5 所示。电容 C1 可防止自击振荡，还可抑制电源的高频脉冲干扰，一般取 0.11uF。输出端电容 C2 可以改善负载的瞬态响应，消除电路的高频噪声，同时也具有消除自击振荡的作用。（4）测量

15、、预置开关转换测量、预置开关转换此部分将引入差分放大电路和电磁继电器的使用。- 10 -电磁继电器：电磁继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流、较低的电压去控制较大电流、较高的电压的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路的作用。主要部件是电磁铁衔铁、弹簧、动触点和静触点。差分电路：差分电路是具有“对共模信号抑制，对差模信号放大”特征的电路。差分电路是具有这样一种功能的电路。该电路的输入端是两个信号的输入，这两个信号的差值，为电路有效输入信号，电路的输出是对这两个输入信号之差的放

16、大。设想这样一种情景，如果存在干扰信号，会对两个输入信号产生相同的干扰，通过二者之差，干扰信号的有效输入为零，这就达到了抗共模干扰的目的。将测量电压和预置电压进行比较，差分电路在这里的作用是讲较小的信号滤除，只留下比较大的信号，当测量电压预置电压时，由差分电路将信号较小的预置电压滤除，只剩测量电压，这时保险丝将烧断，因此测量要控制量程。（5）直流电源部分直流电源部分这里我们引入 T触发器。T触发器也是从主打 JK 触发器通过不同的接线连接而来的，T 触发器和 T触发器对这两种触发器的工作原理可以借助 JK 触发器电路来进行。当 T 触发器的输入端恒为零时，没来一个 CP 脉冲，触发器就翻转一次

17、，这样 T 触发器就变成了 T触发器，T触发器只有翻转功能，故又称计数触发器，T触发器是 T 触发器的一个特例。- 12 -其电路符号为利用 T触发器的特点，将放大的电路转换为正和负两种信号，借用两个二极管，和 T触发器的翻转功能来完成3.5 原理图原理图- 13 -VinVout GNDVR?Volt RegVinVout GNDVR?Volt RegD? Bridge1100pFC? Cap Semi100pFC? Cap SemiD?Bridge1100pFC? Cap2100pFC? Cap2100pFC? Cap100pFC? Cap1161KR?A Res Pack22151KR?

18、B Res Pack2T?Trans3-6+6220v2151KR?BRes Pack11KR?RPot1KR? RPot123 45K?Relay丝丝GNDK1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS? Dpy Yellow-CCK1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS? Dpy Yellow-CCK1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS? Dpy Yellow-CCA3.0D9.0EU? E10_4EBS?SW-PBD? LED1D? LED1NetLabel151KR? Res2 1KR? Res2Q? NPNQ? PNPGNDGND丝丝丝丝丝丝丝丝TextText

19、Textt?RT?Res Thermal 丝丝丝- 14 -4焊接与调试焊接与调试4.1 焊接焊接元件的布局：a. 首先布置电路的集成块和晶体管的位置。b. 其它电路元件的位置安排原则是按级就近布置。c. 连线布置，强电流线与弱电流线应分开走，输入级的输入线应于输出级的输出线分开走。d. 合理布置接地线。电路板的焊制：在焊制电路板的过程中，遇到跳线的问题，选择直接引线解决，虽然再抗干扰有很大问题，但由于不用考虑频率问题，所以可以这样焊接。4.2 调试过程调试过程（1）检查线路我首先用万用表进行焊点检查，检查是否有虚焊或漏焊、错焊。同时结合原理图检查是否存在错接、漏接现象。经检查，发现有几处焊点

20、连接在了一起，于是把他们分开。（2）通电观察实验室提供有正负 5 伏稳压源，将电路的阳极导线，地线，阴极导线分别与电源的正极，地级，负极相连，观察电路是否有异常情况，如元件发热，冒烟等，如有异常，立即断电。- 15 -（3）静态调试先不加输入信号，测量电路是否正常。（4）动态调试加上输入信号，看电路输出信号是否符合要求，随后对不符合要求的地方进行了修改。5课程设计总结课程设计总结两周的课程设计很快接近尾声了，虽然是短短的两周，但是我从中学到了很多，也感受到了很多，使我受益匪浅。通过本次电子技术基础课程设计实验，我们成功完成了对温度测量与控制电路的设计，在老师的指导和小组同学的努力下，完成了设计

21、任务，达到了预期效果。我感觉课程设计是一个非常重要的教学环节，电子技术课程设计给我们提供了一次亲自动手的好机会，提升了我们动手及思维能力。经过本次设计，加深了我对电子技术课程的认识，动手和实践能力有了很大提高，并且综合运用模拟电子技术和数字电子技术中学到的知识，理论与实际相结合，使我对电子技术基础有了更加深刻的体会与了解。我认为，在这学期的电子技术课程设计中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在课程设计上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮

22、助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。整个设计过程实际上也是对团队精神的一种考察，让我们在合作起来更加默契，在成功后一起体会喜悦的心情。团结就是力量，只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美的结果。课程设计这样集体的任务光靠团队里的一个人或几个人是不可能完成好的，合作的原则就是要利益均沾，责任公担。如果让任务交给一个人，那样既增加了他的压力，也增大了完成任务的风险，降低了工作的效率。所以在集体工作中，团结是必备因素。总之，很感谢这次课程设计，让我在这个时候又学到了课堂上所得不到的东西。- 16 -6参考文献参考文献1 电子技术基础（模拟部分） 第五版 康华光 主编 高等教育出版社2 电子技术基础（数字部分） 第五版 康华光 主编 高等教育出版社- 17 -课程设计评 语课程设计成 绩指导教师（签字）年 月 日- 18 -