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信息与电气工程学院课程设计说明书（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-1-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。-2-目录一．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……………………………………………………41.4温度数显表的用途……………………………………………………4二．课程设计的目的……………………………………………………………5三．课程设计的内容……………………………………………………………53.1课设选题………………………………………………………………53.2设计任务………………………………………………………………53.3原理框图………………………………………………………………53.4模块电路………………………………………………………………63.5原理图和PCB图………………………………………………………13四.焊接与调试…………………………………………………………………144.1焊接……………………………………………………………………144.2调试过程………………………………………………………………14五．课程设计总结………………………………………………………………15六．参考文献……………………………………………………………………16-3-摘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。-4-一．温度数显表简介：1.1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小，而且亮度不够。-5-两线式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、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。三．课程设计的内容3.1课设选题温度数显表3.2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-6-3.4模块电路（1）共阳极数码管LED数码管（LEDSegmentDisplays）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,dp来表示。-7-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dp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）A/D转换器-8-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、12位、14位和16位等。-9-（3）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，就可以得到输出稳定的直流电。①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。②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-10-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，形成全波整流，将变压器处的交流电压变成了脉动直流电压。③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。④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2.5V~3V。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0.1~1uF。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、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。-11-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，由差分电路将测量电压滤除，只剩预置电压，通-12-过电路将电磁继电器加热，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，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。-13-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