电子技术课程设计报告要求(学生用)

1电子技术课程设计报告要求每人必需写出10000字左右的设计报告，内容包括：–封面（统一格式，已发给各班）–前言（包含设计题目的主要内容，资料的收集与工作过程。）–目录–题目–摘要：摘要应不少于100字，能概括文章的主要内容，不用第一人称和评价性语言–关键字：关键词4至8个–设计要求–正文：正文排版用5号字，1.5倍行距；正文一般不超过10000字，不少于6000字，文中应有小标题。文中的插图和照片应清楚美观，比例适当；图序、表序应标注清楚，图题、表题应准确、简明。–鸣谢–元器件明细表，附图–参考文献：序号·作者名·书名·出版社·出版时间（刊号）–收获与体会，存在的问题等–评语（教师写）*单元电路图要标清信号流向！报告格式如下：2《电子技术》课程设计报告题目数字式电阻测试仪学院（部）电子与控制工程学院专业建筑设施智能技术班级32060802学生姓名杨鹏学号32060802316月12日至6月22日共1.5周指导教师（签字）3前言现如今，信息正是一个告诉发展的产业，而数字技术是信息的基础，数字技术是目前发展最快的技术领域之一，数字技术在数字集成电路集成度越来越高的情况下，开发数字系统的使用方法和用来实现这些方法的工具已经发生了变化，但大规模集成电路中的基本模块结构仍然需要基本单元电源电路的有关概念，因此用基本逻辑电路来组成大规模或中规模地方仍然需要我们掌握。二进制数及二进制代码是数字系统中信息的主要表示形式，与，或，非三种基本逻辑运算是逻辑代数的基础，相应的逻辑门成为数字电路中最基本的元件。数字电路的输入，输出信号为离散数字信号，电路中电子元器件工作在开关状态。除此之外，由与，或，非门构成的组合逻辑功能器件编码器，译码器，数字分配器，数字选择器，加法器，比较器以及触发器是常用的器件。与模拟技术相比，数字技术具有很多优点，这也是数字技术取代模拟技术被广泛适用的原因。优点有如下：（1）数字系统容易设计。数字系统采用开关电路，开关电路中的电压和电流的值不重要，重要的是变化范围。（2）信息存储方便。（3）整个系统的准确度及精度容易保持一致。（4）数字电路的抗干扰能力强。（5）大多数数字电路能制造在集成电路芯片上。在数字式电阻测试仪的设计中，各个部件将用到不同的数字基本逻辑单元和组合逻辑器件，集成芯片也会出现在电路中。课程设计中的如何测量电阻并数字显示量程又是各种电子电气线路与装置不可缺少的部分。电阻的阻值，直接影响到电子电气线路与装置的工作质量和效果。所以我们选择了这个有意义的课题作为我们课程设计的题目。4目录前言。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3题目及摘要。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5第一章系统概述。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6第一节总体思想。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6第二节各部分功能简介。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。15第二章单元电路设计及分析论证。。。。。。。15第一节电阻测量部分。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。7第二节A/D转换电路----ICL7107。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。14第三节四段数码管显示部分。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。15第三章课设的收获与体会。。。。。。。。。。。。。16附：设计总电路图。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。17元器件明细表。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。18鸣谢。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。18参考文献。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。195数字式电阻测试仪摘要：本实验通过初期的方案设定与选择，决定采用万用表测量电阻的方法。该方案的主要核心部件是ICL7107双积分模数转换器，主要由两个部分，分别是电阻/电压转换部分和A/D转换及译码显示部分。整体过程如下：电路通过测量待测电阻阻值，将阻值转化为电压值，再通过模数转换器，将其转化为数字信号，并进行译码，最后显示在数码管上关键字：TC7107芯片电阻/电压转化七段显示器设计要求：1.被测电阻值范围100Ω～100kΩ；2.四位数码管显示被测电阻值；3.分别用红、绿色发光二极管表示单位；4.具有测量刻度校准功能。总框图：在设计一个数字系统时，首先应根据要求，设计总框图，然后按框图设计具体电路，这样可避免在设计中产生错误。按照设计原理，测试电阻电路总框图如图1所示图一：方案总框图测量电路A/D转换计数译码显示控制电路（ICL7107）提供基准电压（2V）6第一章系统概述第一节总体思想本设计根据要求设计一个能用四位七段数码管显示的电阻测试仪。我们运用电阻电压比例法作为测量电路，通过A\D转换装置将模拟量转换为数字信号，最后由4位共阴极LED发光管显示其阻值。第二节各部分功能简要介绍1：直流源及电阻电压比例电路：将电阻值以电压的形式输入AD转换器。通过提供被测电阻的电压与模数转换芯片标准电压的比值反映被测电阻的阻值。2：A/D转换器（ICL7107）：将测量电阻的模拟信号转换为数字信号，再根据芯片本身的特征由数码管显示具体阻值。3：七段数码管显示数值：四位数码管与ICL7107连接，接受数字信号，从而显示出被测电阻阻值。第二章主要单元电路设计及分析论证第一节测量部分图2电阻电压变换器的原理图。Uref为基准电压，输出电压｜Uo｜=（）Uo与Rx成正比，改变R1可以改变量程。当Rx超量程或开路时，集成运放输出电压Uo被稳压管VS1（VS2）限幅。当被测电阻较大时，稳压管的反向电流将引入测量误差。由VD3、VD4、R2可组成反向电流通路。VS1(VS2)的反向电流通过R2流入地端，由于U_=0，故使VD3、VD4近似零设置，流向反R1RxR2VD404VS2VS10VD331Urefu。IC2向端的电流小于nA级。图2：测量电阻原理图7如图3所示，运用集成运放实现电阻电压的转化，图中IC2为反向比例器，输出电压与输出电压符号相反。C250nFRp50%R2200k¦¸R12k¦¸RxVS5VS6VD3VD1VD4VD2R31k¦¸R41k¦¸IC2+_IC1UccU¡£图3：测量电阻电路图为了给测量电路提供一个稳定的电压，IC1选择MAX875型精密基准电压源，输出电压为5V，最大工作电流为10mA，电压温度系数为3×C，电源电压的上限为18V。C为静噪电容，取C=0.1µF。Rp为输出微调电位器，推荐值为100kΩ。输出电压调节范围为±4%。IC2选择7F356型集成运放，电源电压取±9V。VD1~VD4选用IN4148型高速开关二极管，反向电流为0.025µA，最高反向工作电压为75V。VS5、VS6选用MTZJ5.6型稳压二极管，Uz=5.6V、Iz=5mA.R2、R3经验值为1~100kΩ，取R2=R3=1kΩ。根据要求电阻的测量范围为100Ω~100kΩ，同时又结合后面所用到的AD转换器要求输入电压值为2V（即｜Uo｜=2V），我们选择用200Ω和200kΩ这两个量程。根据｜Uo｜=（）Rx可得，R1=（Uref/Uo）Rx。a.当量程为200Ω时,取Uref=5V，满量程Rx=200Ω，Uo=-2V，则R1.0=（5/2）×200=500Ωb.量程为200k时：R1.1=（5/2）×200×=500k第二节A\D转换电路（重点）8一：A/D转换基本原理A\D转换基本A/D转换器的功能是在规定时间内把模拟信号在时刻t的幅度值（电压值）转换为一个相应的数字量。由于A/D转换器输入的模拟信号在时间上是连续的，输出的数字信号是离散的。所以只能在一系列选定的瞬间进行A/D转换，这样就要求对输入的模拟信号先进行采样，然后再把这些采样值转换为数字量输出。因此，一般的A/D转换过程需要经过采样，保持，量化和编码这四个步骤来完成。二：方案比较方案一：并行比较型A/D转换器它由电阻分压器，电压比较器，寄存器及编码器组成。电阻分压器由八个点组组成电阻分压器，它将参考电压U(REF)分成八个等级，其中七个等级的电压分别作为七个比较器C1—C2的参考电压。各比较器的输出状态是由输入电压U(I)的大小决定的。由于并行比较型A/D转换器的转换是并行的，所以它的转换速度最快，而且各位代码的转换几乎是同时进行的，增加输出代码的位数对转换时间影响较小方案二：逐次渐进性A/D转换器逐次渐近转换器过程与天平称重非常相似。该类型转换速度较快，转换精度也较高。常用的单片集成逐次逼近式A/D转换器分辨率8到12位，一次转换时间在数微秒至百微妙范围内。它们被广泛的应用于中高速数据采集系统，在线自动检测系统，动态测控系统等领域中。这类转换器的缺点是抗干扰能力较差。价格也较高。方案三：双积分式A/D转换器它是由积分器，过零比较器，时钟脉冲控制门G和定/计数器等几部分组成。它的基本原理是，对输入模拟电压和参数电压进行两次计分，变换成与输入电压平均值成正比的时间间隔，利用时钟脉冲和计数器测出此时时间间隔。由于它是取输入电压的平均值进行比较，因此这种转换器具有很强的抗工频干扰能力，工作性能比较稳定，因此，在数字测试中得到广泛应用。三：方案选择在数字电阻测试系统中最重要的参数是内部分辨率，ADC动态范围，无噪声分辨路，更新速率，系统增益和增益误差漂移。该系统必须设计成比率工作方式，所以它与电源电压波动无关。根据该课程设计中的设计要求，结合实用性与成本，我们采用双积分式A/D转换器。为保证一定的分辨率和较低的成本，我们在这里采用三位半积分式9A/D转换器ICL7107。四：芯片ICL7107分析论证1.ICL7107工作原理：双积分模数转换电路的原理比较简单，当输入电压为VX时，在一定时间T1内对电量为零的电容器C进行恒流（电流大小与待测电压VX成正比）充电，这样电容器两极之间的电量将随时间线性增加，当充电时间T1到后，电容器上积累的电量Q与被测电压VX成正比；然后让电容器恒流放电（电流大小与参考电压VREF成正比），这样电容器两极之间的电量将线性减小，直到T2时刻减小为零。所以，可以得出T2也与VX成正比。如果用计数器在T2开始时刻对时钟脉冲进行计数，结束时刻停止计数，得到计数值N2，则N2与VX成正比。Q0=dtRVxT*10=1TRVx(1)Vo=-CQo=-1TRCVx(2)Vo+C1dtRVrefT*20=0（3）把（2）式代入上式，得：T2=VrefT1VX(4)从（4）式可以看出，由于T1和VREF均为常数，所以T2与Vx成正比。若时钟最小脉冲单元为CPT,则CPTNT11，CPTNT22，代入（4），即有：N2=Vx(5)可以得出测量的计数值N2与被测电压VX成正比。对于ICL7107，信号积分阶段时间固定为1000个CPT,即N1的值为1000不变。而N2的计数随VX的不同范围为0～1999，同时自动校零的计数范围为2999～1000，也就是测量周期总保持4000个CPT不变。即满量程时N2max=2000=2*N1,所以VXMAX=2Vref，这样若取参考电压为100mV，则最大输入电压为200mV；若参考电压为1V，则最大输入电压为2V。VrefN110对于ICL7107的工作原理这里我们不再多说，以下我们主要讲讲它的引脚功能和外围元件参数的选择。2、ICL7107双积分模数转换器引脚功能、外围元件参数的选择。图4ICL7107管脚图11图5ICL7107和外围器件连接图ICL7107芯片的引脚图如图4所示，它与外围器件的连接图如5所示。图5中它和数码管相连的脚以及电源脚是固定的，所以不加详述。芯片的第32脚为模拟公共端，称为COM端；第36脚VR+和35脚VR-为参考电压正负输入端；第31脚IN+和30脚IN-为测量电压正负输入端；CINT和RINT分别为积分电容和积分电阻，CAZ为自动调零电容，它们与芯片的27、28和29相连，用示波器接在第27脚可以观测到前面所述的电容充放电过程，该脚对