電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)溫度測(cè)量與控制電路

1、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目溫度測(cè)量與控制電路學(xué)院（部）電子與控制工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)自動(dòng)化（卓越工程師）班級(jí)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)7 月 6 日至7 月 10 日共 1 周指導(dǎo)教師（簽字）前言溫度測(cè)量與控制電路廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活中各個(gè)方面， 特別是在工業(yè)生產(chǎn)中， 溫度自動(dòng)控制已經(jīng)成為一項(xiàng)相當(dāng)成熟的技術(shù)。 本次課程設(shè)計(jì)給我們創(chuàng)造了良好的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)： 一是通過(guò)課外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)以及傳感器與檢測(cè)技術(shù)的相關(guān)知識(shí)綜合運(yùn)用； 二是系統(tǒng)了解工業(yè)中溫度檢測(cè)與控制的詳細(xì)過(guò)程， 為日后的學(xué)習(xí)和工作增長(zhǎng)知識(shí)，積累經(jīng)驗(yàn)。在確定課設(shè)題目， 組員們經(jīng)仔細(xì)分析問(wèn)題后， 實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量與控制的方法很多， 大致可以分

2、為兩大類(lèi)型，一是以單片機(jī)為主的軟硬件結(jié)合方式， 二是用簡(jiǎn)單芯片構(gòu)成實(shí)際電路。由于課程要求， 我們選定用后者實(shí)現(xiàn)。 總的電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為三部分： 劉祝成負(fù)責(zé)溫度傳感部分，渠開(kāi)發(fā)負(fù)責(zé)溫度顯示和溫度范圍控制部分， 李元成負(fù)責(zé)溫度控制執(zhí)行和聲光報(bào)警部分。溫度控制部分主要是熱電偶構(gòu)成的溫度傳感器， 數(shù)字顯示和設(shè)定控制部分主要由模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ad574a、281024 cmos eeprom和鎖存器 74ls175等組成，聲光報(bào)警和溫度控制執(zhí)行主要由 555 定時(shí)器構(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(jì)方案后，在總結(jié)出總體方案框圖的基礎(chǔ)上，應(yīng)用 multisim13.0 仿真軟件畫(huà)出了各

3、單元模塊電路圖，最后匯總電路圖。由于缺少實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)， 并且知識(shí)有限， 本次設(shè)計(jì)中難免存在錯(cuò)誤和缺點(diǎn)， 敬請(qǐng)老師批評(píng)指正。渠開(kāi)發(fā)2015 年 7 月 9 日目錄溫度測(cè)量與控制電路摘要1一、系統(tǒng)概述2二、單元電路設(shè)計(jì)與分析3三、結(jié)束語(yǔ)12四、參考文獻(xiàn)12五、元器件明細(xì)表12六、收獲體會(huì)14七、鳴謝14八、【附錄】15評(píng)語(yǔ)16溫度測(cè)量與控制電路摘要溫度測(cè)量與控制電路是在工業(yè)中應(yīng)用相當(dāng)廣泛的測(cè)量電路。本次設(shè)計(jì)主要運(yùn)用基本的模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)以及傳感器與檢測(cè)技術(shù)的知識(shí)，從基本的單元電路出發(fā)，實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量與控制電路的設(shè)計(jì)。 總體設(shè)計(jì)的主要思想： 一是達(dá)到設(shè)計(jì)要求； 二是盡量應(yīng)用所學(xué)知識(shí)； 三是設(shè)計(jì)力

4、求系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠， 又實(shí)用價(jià)值。組員共同討論確定了總的電路結(jié)構(gòu)，將設(shè)計(jì)分為三部分，溫度傳感部分， 溫度顯示和溫度范圍控制部分，溫度控制執(zhí)行和聲光報(bào)警部分。 溫度傳感器部分采用熱電偶及其溫度補(bǔ)償原理， 保證其精確度。 a/d 轉(zhuǎn)換部分使用集成芯片 ad5740；二進(jìn)制到 8421bcd碼的轉(zhuǎn)換用 eeprom281024實(shí)現(xiàn)；顯示譯碼部分用 4511bd和七段數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)；溫度控制范圍設(shè)定采用數(shù)字設(shè)定方式，用十進(jìn)制加計(jì)數(shù)器 74ls160和鎖存器 74ls175實(shí)現(xiàn)；溫度的判斷比較通過(guò)數(shù)值比較器 74ls85的級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)。聲光報(bào)警利用 555 定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器組成。關(guān)鍵詞溫度傳感器a/d 轉(zhuǎn)換溫度

5、控制聲光報(bào)警二進(jìn)制轉(zhuǎn) bcd 譯碼顯示技術(shù)要求1. 測(cè)量溫度范圍為 200c1650 c，精度50c；2. 被測(cè)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(guò)設(shè)定值時(shí)，產(chǎn)生聲光報(bào)警。1一、 系統(tǒng)概述方案 a.如圖 1-1 所示，溫度傳感部分將溫度線性地轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，經(jīng)過(guò)濾波放大，一路輸入 a/d 轉(zhuǎn)換電路，經(jīng)過(guò)譯碼進(jìn)行數(shù)字顯示，另一路與滑變分壓經(jīng)過(guò)電壓比較器進(jìn)行比較輸出高低電平指示信號(hào)，指向溫度控制執(zhí)行模塊和聲光報(bào)警部分。溫度控制執(zhí)行溫度傳濾波放大電路電壓比較器感器a/d 轉(zhuǎn)換聲光報(bào)警裝置滑變分壓設(shè)定溫度顯示顯示圖 1-1 總體方案 a 框圖方案 b.如圖 1-2 所示

6、，溫度傳感模塊和a/d 轉(zhuǎn)換模塊，譯碼顯示模塊，溫度執(zhí)行和報(bào)警模塊均與方案a 相同，不同處在于控制溫度設(shè)定方式和溫度超限判斷方式。方案 a 的超限判斷模塊和控制溫度設(shè)定主要使用模擬信號(hào)，該方案易于受外界干擾，如使用環(huán)境溫度等因素。另外由滑變分壓設(shè)定溫度不易調(diào)節(jié)精確，實(shí)際中，若采用電池供電，電源電壓的變化會(huì)影響其溫度控制的準(zhǔn)確性。此方案主要采用數(shù)字邏輯芯片數(shù)字比較器、鎖存器等控制實(shí)現(xiàn)，其工作的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和功能擴(kuò)展性較強(qiáng)。2溫度傳放大電路a/d數(shù)字比鎖存器感器轉(zhuǎn)換較器聲光報(bào)警溫度顯示設(shè)定溫控執(zhí)行顯示圖 1-2 總體方案 b 框圖比較以上兩種方案， 方案 a 電路簡(jiǎn)單，誤差比較大；方案 b 電路

7、復(fù)雜，但精度較高，可移植性好。 結(jié)合以上兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)， 最終我們選擇方案 b 來(lái)完成設(shè)計(jì)要求的溫度測(cè)量和控制電路。二、 單元電路設(shè)計(jì)（一）溫度傳感模塊1. 溫度傳感方法的選擇常用的具有溫度傳感功能的電路， 有鉑電阻、二極管、三極管、可編程器件 ds18b20 做溫度傳感器、直接利用現(xiàn)有的具有溫度傳感功能的芯片及熱電偶等。（ 1）利用鉑電阻測(cè)溫原理：鉑電阻的電阻隨溫度變化而變化，通過(guò)電阻兩端電壓的變化來(lái)反映溫度的變化。把電阻兩端變化的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后，就可以和預(yù)設(shè)電壓比較。優(yōu)點(diǎn)：測(cè)溫范圍廣，精度高，且材料易提純，復(fù)現(xiàn)性好。缺點(diǎn)：鉑電阻的電阻率較大，電阻- 溫度關(guān)系呈非線性。排除理由：熱電阻

8、在一定的溫度范圍內(nèi)有良好的線性關(guān)系，但這個(gè)范圍很窄，不能達(dá)到課題設(shè)計(jì)要求的范圍。若進(jìn)行電阻的線性化，則電路復(fù)雜，不利于設(shè)計(jì)。（ 2）利用二極管測(cè)溫原理：和鉑電阻相似，但是利用的是二極管電壓隨溫度變化而變化。使用中可以利用橋路將其連接，并用放大器放大后輸出。排除理由：雖然測(cè)溫電路簡(jiǎn)單實(shí)用，但是靈敏度不高，變化范圍太窄，線性化也3不好。（ 3）利用三極管測(cè)溫原理：利用了硅晶體的基極和發(fā)射級(jí)之間的負(fù)溫度系數(shù)。排除理由：靈敏度不高，可以用作判斷報(bào)警，但不宜用于測(cè)量溫度。（ 4）用可編程器件 ds18b20做溫度傳感器原理： ds18b20數(shù)字溫度計(jì)是 dallas公司生產(chǎn)的 1-wire ，即單總線器

9、件，具有線路簡(jiǎn)單，體積小的特點(diǎn)。因此用它來(lái)組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，線路簡(jiǎn)單，十分方便。ds18b20產(chǎn)品具有以下特點(diǎn)：一是只要求一個(gè)端口即可實(shí)現(xiàn)通信；二是在 ds18b20中的每個(gè)器件上都有獨(dú)一無(wú)二的序列號(hào)； 三是實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫。排除理由： ds18b20需要單片機(jī)軟件控制，與本次設(shè)計(jì)要求不符。（ 5）現(xiàn)有溫度傳感芯片測(cè)溫芯片：如 lm335，ad590，ltc1052排除理由：測(cè)溫范圍不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。（ 6）熱電偶測(cè)溫（ k 型熱電偶）原理：熱電偶的測(cè)溫原理基于熱電效應(yīng)。 將兩種不同的導(dǎo)體 a 和 b 連成閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)處的溫度不同時(shí)，回路中將產(chǎn)生熱電勢(shì)，即塞貝

10、克效應(yīng)。熱電勢(shì)的大小只與熱電偶導(dǎo)體材質(zhì)以及兩端溫度有關(guān)。與熱電偶導(dǎo)體的長(zhǎng)度和直徑無(wú)關(guān)。熱電偶測(cè)溫電路是以熱電偶為基礎(chǔ)進(jìn)行測(cè)溫。熱電偶閉合回路中產(chǎn)生的熱電勢(shì)有兩種電勢(shì)組成：溫差電勢(shì)（又稱(chēng)湯姆遜電勢(shì)）和接觸電勢(shì)（又稱(chēng)波爾帖電勢(shì)） ，其中兩導(dǎo)體自身的溫差電勢(shì)均比接觸電勢(shì)小很多，通?？珊雎圆挥?jì)。采用理由：熱電偶在很大范圍內(nèi)線性非常明顯，且測(cè)溫范圍廣，響應(yīng)速度快，抗干擾性強(qiáng)。2. 溫度傳感電路的思路說(shuō)明（1）設(shè)計(jì)思路框圖k 型熱電偶濾波放大比例減法輸出補(bǔ)償導(dǎo)線加入另一電壓信號(hào)圖 2-1 設(shè)計(jì)思路框圖4（2）思路說(shuō)明k 型熱電偶作為主要的測(cè)溫元件， 其溫度與電壓的關(guān)系已知且穩(wěn)定， 線性化很好。由于熱電偶的

11、特殊性，要對(duì)其進(jìn)行冷接點(diǎn)補(bǔ)償（詳細(xì)內(nèi)容后面介紹）。由于補(bǔ)償選擇的方案會(huì)產(chǎn)生很小的一部分噪聲，所以要濾波。由放大、加入另一電壓信號(hào)及比例減法這三個(gè)部分構(gòu)成了運(yùn)算電路，這部分不是單純的放大，二是根據(jù)k 型熱電偶的溫度與電壓的關(guān)系所設(shè)計(jì)的，目的是把溫度與電壓等數(shù)值的表示出來(lái)。最后輸出23.84 mv/的信號(hào)，是為了接下來(lái)的的電路控制和顯示電路的需要。3. 電路參數(shù)的計(jì)算對(duì)于 k 型熱電偶其電壓和溫度滿(mǎn)足：u=0.226t-0.707（1）其中電壓對(duì)應(yīng)第一級(jí)放大電路的輸入電壓， 即經(jīng)過(guò)溫度補(bǔ)償和濾波之后的電壓，單位為 mv，t 為熱力學(xué)溫度，而課題設(shè)計(jì)要求得到攝氏溫度，經(jīng)換算得：u=0.226(t+2

12、73.5)-0.707（2）由（2）式可算出經(jīng)熱電偶轉(zhuǎn)化后的電壓。經(jīng)過(guò)第一級(jí)放大電路，即將電壓放大a=100倍輸出。則可得到t-u 關(guān)系如下：t=(100u-6100.4)/22.6（3）這個(gè)函數(shù)就是運(yùn)算電路所實(shí)現(xiàn)的函數(shù)。這樣一來(lái)，測(cè)得的溫度值比如設(shè)為x，經(jīng)過(guò)熱電偶的電壓與溫度的關(guān)系式后，得到一個(gè)電壓，設(shè)為y，滿(mǎn)足 y=f(x),在經(jīng)過(guò)后面的運(yùn)算電路，又出現(xiàn)新的電壓，此時(shí)運(yùn)算后電壓（設(shè)為z）與運(yùn)算前的電壓滿(mǎn)足關(guān)系式 z=g(y),f與 g 分別對(duì)應(yīng) u=0.226(t+273.5)-0.707和 t=(100u-6100.4)/22.6，他們互為反函數(shù)， 故 x=z。這樣就實(shí)現(xiàn)了把溫度的單位變

13、成毫伏的轉(zhuǎn)化，且每毫伏對(duì)應(yīng)一度。如果把輸出的電壓表直接接在毫伏表上，上面顯示的讀數(shù)，就是溫度，不用再做任何的換算。但是由于后面電路對(duì)顯示和判斷的需要，進(jìn)行了進(jìn)一步的放大，放大到每攝氏度對(duì)應(yīng)23.84mv(這個(gè)數(shù)值是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)顯示的同學(xué)提供的) 。運(yùn)算電路的構(gòu)成如下：首先用一個(gè)同相比例電路，實(shí)現(xiàn)100 倍的放大，再有滑動(dòng)變阻器提供 6100.4mv的電壓，最后減法運(yùn)算，除法運(yùn)算以及乘法運(yùn)算，用一個(gè)比例減法運(yùn)算器一次完成。同相比例運(yùn)算滿(mǎn)足： a=1+r4/r3,這里取 r4=99k， r3=1k 。提供電壓用到的是 200大小的滑動(dòng)變阻器接在 9v 電壓上。然后兩者進(jìn)行比例減法運(yùn)算。對(duì)于比例減法運(yùn)算

14、電路， 當(dāng) r1=r2，r5=r6時(shí)，放大倍數(shù)為 r6/r1(u2-u1)，5u1為變阻器上取得的電壓， u2 為一級(jí)放大輸出的電壓。由公式可知，當(dāng)比例減法的比值為 1:22.6 時(shí)，得到 1mv/的輸出，而為了得到 23.84mv/的輸出，則把比值調(diào)整為 23.84:22.6 。最終選擇 r1=r2=226， r5=r6?？傊?，整個(gè)運(yùn)算電路，把溫度通過(guò)一個(gè)函數(shù)（熱電偶的電壓與溫度的關(guān)系函數(shù)）轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，再通過(guò)這個(gè)函數(shù)的反函數(shù)（運(yùn)算電路）把電壓變成溫度對(duì)應(yīng)的變壓，可以說(shuō)是整個(gè)電路給溫度換了單位，把攝氏度換成毫伏。4. 溫度傳感部分的溫度補(bǔ)償熱電偶是兩種不同材料的導(dǎo)體連接成的閉合回路，如果熱

15、電偶的兩端放在不同的溫度區(qū)域中，會(huì)產(chǎn)生一定的電勢(shì)。熱電偶輸出的是兩個(gè)端口溫度差的函數(shù)，通常溫度高的一端稱(chēng)為熱端（或工作端） ，溫度低的那端稱(chēng)為冷端（或自由端） ，則輸出電壓為函數(shù) u=f(t2-t1) ，則若冷端為 0，輸出為測(cè)試溫度（熱端）的單值函數(shù)。但實(shí)際中，冷端的溫度不為 0，則要進(jìn)行補(bǔ)償， 使其在相應(yīng)的溫度下電壓為 0 度時(shí)的電壓。如果精度要求不高，可以忽略。但是精度要求高時(shí)，必須進(jìn)行冷接點(diǎn)補(bǔ)償。常用的冷接點(diǎn)補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ校豪涠撕銣胤?、補(bǔ)償導(dǎo)線法、數(shù)字補(bǔ)償、查表法、不平衡電橋法、計(jì)算法、傳感器溫度補(bǔ)償法。本次設(shè)計(jì)中用芯片 lt1025，由于要求精度高，通過(guò)電阻分壓后要達(dá)到很精確的數(shù)字，這

16、也要求電阻不隨溫度變化，但是電阻隨溫度都有一定程度的變化，這樣會(huì)產(chǎn)生誤差，所以要盡可能少的使用電阻。 lt1025 的 1,6,7,8 端口能分別直接提供 60.9 uv/， 6 uv/ ,40.6 uv/ ,51.7 uv/。相差 60.9 uv/，非常小的誤差，完全可以忽略，這樣電路就變得簡(jiǎn)單，而且排除了溫度對(duì)電阻不利影響。由于決定最后的輸出因素非常多，所以要進(jìn)行校準(zhǔn)，即利用已有的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)中的滑動(dòng)變阻器的調(diào)整，達(dá)到校準(zhǔn)的目的，如果還有很大的偏差，則對(duì)電阻進(jìn)行更換。整個(gè)補(bǔ)償電路中的導(dǎo)線，盡量不要使用隨溫度變化太大的材料，不然會(huì)對(duì)冷接點(diǎn)補(bǔ)償造成影響，而且也要控制導(dǎo)線的長(zhǎng)度，并用

17、絕熱性強(qiáng)的材料來(lái)包裝導(dǎo)線，盡量減少金屬自身的熱電勢(shì)的產(chǎn)生。利用溫度傳感器時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定的噪聲干擾，所以要進(jìn)行濾波。5. 濾波電路的選擇從傳感器的資料說(shuō)明上發(fā)現(xiàn)lt1025 會(huì)產(chǎn)生 0.1-10hz 的噪聲，所以要設(shè)置濾波環(huán)節(jié)。而濾波得方法有很多，濾波的最終效果是盡可能把交流信號(hào)去掉，所以沒(méi)必6要用帶阻濾波電路，只要讓濾過(guò)的最大值小于0.1hz 即可。常用的主要濾波電路有：一階有源濾波電路、二階有源濾波電路。但這些電路的參數(shù)設(shè)定非常復(fù)雜，所以沒(méi)必要在本次設(shè)計(jì)中采用高精度的濾波電路，畢竟產(chǎn)生的噪聲不是很大。后來(lái)考慮了一種比較簡(jiǎn)單且很適合本次設(shè)計(jì)電路要求的方法，就是熱電偶輸出電壓時(shí)并聯(lián)一個(gè)電容接地，

18、即可把大部分的交流信號(hào)濾過(guò)。選c1=4.7uf是和類(lèi)似電路比較，而且這個(gè)數(shù)值的電容電解電容就可以，體積大小也合適。6、溫度傳感部分電路圖（二）溫度顯示和范圍控制1、溫度顯示模塊溫度顯示模塊可以劃分為測(cè)試溫度的顯示和控制溫度的顯示。兩個(gè)溫度顯示模塊共使用了八個(gè)數(shù)碼管。（1） 檢測(cè)溫度顯示 數(shù)碼管檢測(cè)溫度顯示模塊使用了三塊普通共陽(yáng)極數(shù)碼管， 由于要顯示小數(shù)點(diǎn)后一位，故使用了一塊可顯示小數(shù)點(diǎn)的數(shù)碼管，譯碼器數(shù)碼管顯示器作為一種最常見(jiàn)的顯示器件， 他的應(yīng)用領(lǐng)悟非常廣泛。數(shù)碼管顯示器按照發(fā)光物質(zhì)可分為 led數(shù)碼顯示器、 熒光數(shù)碼顯示器、液體數(shù)碼顯示器以及氣體放點(diǎn)數(shù)碼顯示器。其中在數(shù)字電路中最常見(jiàn)的數(shù)字

19、顯示器件是 led數(shù)碼管，它一般由八個(gè)發(fā)光二極管組成， 可根據(jù)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為共陽(yáng)極和共陰極兩種。共陰極數(shù)碼管使用時(shí)要求將共陰極接地（即接參考電平） ，發(fā)光二極管遇到高電平導(dǎo)通， 這一數(shù)字段就點(diǎn)亮發(fā)光。共陽(yáng)極數(shù)碼管與此相反為了限制發(fā)光二極管的電流， 在使用時(shí)需要串聯(lián)限流電阻。一般是對(duì)每個(gè)發(fā)光二極管分別接入限流電阻。 限流電阻的取值可根據(jù)電源電壓、發(fā)光二極管的工作電流和正向壓降確定。 普通發(fā)光二極管的正向壓降紅色約為 1.6v, 黃色約為 1.4v, 藍(lán)色與白色約為 2.5v, 工作電流為 5-10ma。電路中使用的 電路中使用的數(shù)碼管為三個(gè)共陽(yáng)極數(shù)碼管， 在使用時(shí)ca端應(yīng)接高地平。注意的是，由

20、于第三個(gè)數(shù)碼管是帶有小數(shù)點(diǎn)的數(shù)碼管，多出的一個(gè)管腳應(yīng)該接地或者低電平，保證小數(shù)點(diǎn)常亮 顯示譯碼器7為了使電路輸入的二進(jìn)制代碼在 led數(shù)碼管顯示出對(duì)應(yīng)的數(shù)字或者符號(hào)，一般可通過(guò)顯示譯碼器實(shí)現(xiàn)。 led顯示譯碼器根據(jù)數(shù)碼管的共陽(yáng)極和共陰極兩種結(jié)構(gòu)可分為低電平輸出有效和高電平輸出有效兩種。 根據(jù)顯示譯碼器的電路結(jié)構(gòu)又可分為 ttl 和 cmos兩種。常用的 led顯示譯碼器如下表所示。由于在本學(xué)期的數(shù)電學(xué)習(xí)中學(xué)習(xí)了ttl電路，而且印象較為深刻， 故選用 ttl 顯示譯碼器。再加上在數(shù)電學(xué)習(xí)中直接學(xué)習(xí)了7447七段顯示譯碼器，故采用74ls47作為本電路模塊的顯示譯碼器。4ls47有 4 個(gè) bcd

21、碼輸入端 a、b、c 和 d，其中 d為最高有效位， a 為最低有效位， 它們分別與輸出端口中的 4 位相連。74ls47的 7 個(gè)輸出引腳 ag 直接與 led的相應(yīng)引腳相連。七段 led顯示器的 h 拐角接高電平滅燈，接低電平燈亮。lt 非端為試燈端， rbo非端為滅零輸入端，（bi/rbo）非端為特殊控制端。當(dāng) lt=0(bi/rbo)=1,rbi=x 時(shí)，顯示“日”，工作時(shí) lt=1. 當(dāng) lt=1，rbo=0時(shí)，dcba=0000,滅零，此時(shí) (bi/rbo)=0; 當(dāng) lt=1,rb=1,dcba=0000,顯示零，此時(shí) (bi/rbo)=1 。 (bi/rbo) 是特殊控制端。輸

22、出rbo與輸入 bi在芯片內(nèi)連在一起， 共用一根線引出。 當(dāng) (bi/rbo) 作為輸入端時(shí)， 滅零輸入?？刂骑@示管的顯示。即bi=0 不管其他輸入端如何，字型處于熄滅狀態(tài)。當(dāng)(bi/rbo) 作輸出端使用時(shí)， 是動(dòng)態(tài)滅零，常與下一位 rbi相連。通知下一位如果是零，則熄滅。8（ 2）控制溫度顯示如圖所示，溫度設(shè)置裝置由4 片十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74ls160構(gòu)成，且均處于計(jì)數(shù)狀態(tài)， 4 個(gè) clk時(shí)鐘端分別接一個(gè)開(kāi)關(guān)， 其談起時(shí)處于低電平，按下時(shí)接5v 高電平，當(dāng)進(jìn)行設(shè)置時(shí)，通過(guò)按動(dòng)開(kāi)關(guān)既可以手動(dòng)使計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，控制百位，十位，個(gè)位，小數(shù)位的數(shù)字，其數(shù)據(jù)輸出端在此顯示模塊中接譯碼顯示電路，時(shí)實(shí)顯示

23、設(shè)定數(shù)值的變化，共 4 組 16 位數(shù)據(jù)直接通過(guò)4 片 4511bd轉(zhuǎn)換成七段顯示驅(qū)動(dòng)信號(hào)，在 lcd數(shù)碼管中進(jìn)行十進(jìn)制顯示。974ls160 真值表2. 溫度范圍控制模塊如圖，有 8 片數(shù)值比較器74ls85，上面四片級(jí)聯(lián)用于比較檢測(cè)到的溫度與設(shè)定的溫度上限的大小，下面4 片用于比較檢測(cè)溫度和設(shè)定的溫度下限的比較。其中，a0-a3，b0-b3 是待比較的兩組四位二進(jìn)制的輸入。oagtb,oaeqb,oaltb分別10表示 ab,a=b,ab, oagtb,oaeqb,oaltb是三個(gè)級(jí)聯(lián)的輸入端。需要擴(kuò)大待比較的二進(jìn)制的位數(shù)時(shí)， 可以將低位比較器的輸出端對(duì)應(yīng)接到高位比較器的輸入端。最低位的數(shù)

24、字比較器的級(jí)聯(lián)端應(yīng)該將agtb,altb端接地，將 aeqb端接高電平。（三）聲光報(bào)警和控制執(zhí)行方案一測(cè)量溫度與規(guī)定溫度直接進(jìn)行電壓比較，在其后直接連接聲光報(bào)警（即直接連接發(fā)光二極管和蜂鳴器）和控制溫度執(zhí)行部分。方案二報(bào)警電路由 555 時(shí)基電路、發(fā)光二極管、蜂鳴器等組成。電路中555 時(shí)基集成電路接成多諧振蕩器。方案選擇：方案一線路簡(jiǎn)單，但是相對(duì)于方案二，產(chǎn)生的信號(hào)不穩(wěn)定。方案二較方案一復(fù)雜，但是產(chǎn)生的信號(hào)比方案一的穩(wěn)定。而且發(fā)光二極管和蜂鳴器的頻率可以自己設(shè)定。綜合兩個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，最終選擇方案二。11三、結(jié)束語(yǔ)本次溫度測(cè)量與控制電路的設(shè)計(jì)主要內(nèi)容如上所述， 在此次設(shè)計(jì)中運(yùn)用到的知識(shí)大多數(shù)

25、為課本所學(xué)。設(shè)計(jì)中難免有缺點(diǎn)和漏洞，真誠(chéng)希望老師知道，以求改進(jìn)。本次設(shè)計(jì)中有如下幾個(gè)難點(diǎn)：一是對(duì)整體測(cè)溫方案的選擇， 閱讀大量資料后進(jìn)行比較， 最后選擇了線性化很強(qiáng)，而且測(cè)溫范圍廣，靈敏度高的熱電偶。二是運(yùn)算方法，最終選擇了利用熱電偶的電壓與溫度的關(guān)系函數(shù)的反函數(shù)構(gòu)成運(yùn)算電路，這樣等于是溫度通過(guò)一次函數(shù)運(yùn)算（熱電偶的測(cè)溫）得到電壓，電壓再經(jīng)過(guò)一次函數(shù)運(yùn)算（運(yùn)算電路）得到新的電壓值， 第一次與第二次的運(yùn)算函數(shù)互為反函數(shù)。三是冷接點(diǎn)補(bǔ)償，選用了lt1025，能直接輸出所需的溫度補(bǔ)償電壓。四是濾波方法的選擇，最后選用了簡(jiǎn)單的將交流信號(hào)通過(guò)一個(gè)電容接地的方法。以上即是對(duì)本次課程設(shè)計(jì)中主要問(wèn)題的討論與解

26、決方案，敬請(qǐng)老師給予指正， 以求得更好的解決方法。四、參考文獻(xiàn)1. 傳感器與檢測(cè)技術(shù)周杏鵬 主編清華大學(xué)出版社2. 數(shù)字電路設(shè)計(jì)手冊(cè)徐志軍 荀殿棟 編著電子工業(yè)出版社3. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)林濤 主編清華大學(xué)出版社4. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)林濤 林薇 編著清華大學(xué)出版社5.電子線路 設(shè)計(jì)與實(shí)踐 姚福安 主編華中電子科技大學(xué)出版社6. multisim8 仿真與應(yīng)用實(shí)例開(kāi)發(fā) 從宏壽 程衛(wèi)群 李紹鉊 編著清華大學(xué)出版社7. 新編電子控制電路300 例機(jī)械工業(yè)出版社8. 數(shù)字單元電路 轉(zhuǎn)換電路 分冊(cè) 梁廷貴 主編9. 數(shù)字電子技術(shù)james bignell robert donovan編著 科技出版社五、

27、元器件明細(xì)表序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)參數(shù)數(shù)量備注12174hc02n8兩輸入或非門(mén)27432n1兩輸入與門(mén)374ls160n4十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器4ua741cd1集成運(yùn)放5lm55cm2555 定時(shí)器628102464k*161coms_eeprom7ad57401模數(shù)轉(zhuǎn)換器8buzzer200hz1蜂鳴器9led_red2紅光二極管10led_green21綠光二極管1174ls85d8四位數(shù)值比較器124511bd5v8譯碼芯片13seven_seg_dectmal_2七段數(shù)碼管（含小數(shù)com_k點(diǎn)）14rpack_variable_2x8 1802排阻15rpack_variable_2x7 1806排阻序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)參數(shù)數(shù)量備注1674ls175d8鎖存器17resistor1004電阻18resistor1201電阻19resistor3001電阻20resist