電子線路系統(tǒng)設計報告

1、.PAGE 1 . . . word. 目錄TOC o 1-3 h z uHYPERLINK l _Toc344726184第一章課程設計名稱及設計要求 PAGEREF _Toc344726184 h 1HYPERLINK l _Toc344726185第二章總體設計思想 PAGEREF _Toc344726185 h 2HYPERLINK l _Toc344726186第三章元件介紹及單元電路設計 PAGEREF _Toc344726186 h 3HYPERLINK l _Toc3447261873.1 ICL7107 PAGEREF _Toc344726187 h 3HYPERLINK l

2、 _Toc3447261883.2 鉑電阻Pt100 PAGEREF _Toc344726188 h 5HYPERLINK l _Toc3447261893.3 數(shù)碼管 PAGEREF _Toc344726189 h 6HYPERLINK l _Toc3447261903.4 LM324 PAGEREF _Toc344726190 h 6HYPERLINK l _Toc344726191第四章總電路及元器件的裝配與調試 PAGEREF _Toc344726191 h 8HYPERLINK l _Toc3447261924.1 總電路圖 PAGEREF _Toc344726192 h 8HYPE

3、RLINK l _Toc3447261934.2 電路板焊制 PAGEREF _Toc344726193 h8HYPERLINK l _Toc3447261944.3 電路板的檢測 PAGEREF _Toc344726194 h 8HYPERLINK l _Toc3447261954.4 電路板檢測結果及分析 PAGEREF _Toc344726195 h 9HYPERLINK l _Toc3447261964.5 調試記錄 PAGEREF _Toc344726196 h 9HYPERLINK l _Toc344726197第五章心得體會 PAGEREF _Toc344726197 h 9第一

4、章 課程設計名稱及設計要求設計題目溫度測量數(shù)顯儀的設計實現(xiàn)設計背景溫度控制是日常生活和工程領域經常需要解決的問題，在冷庫、制冷設備、糧食儲藏等精度要求不特別高的場合，經常采用鉑電阻來實現(xiàn)溫度的采集與控制調節(jié)。設計任務設計一個可在一定溫度圍進展溫度測量與控制的溫度測量數(shù)顯控制儀。該儀器測量溫度的圍為-50200，能夠對溫度值進展數(shù)字顯示。設計目的了解溫度采集傳感器Pt100的工作原理，掌握其工程設計使用方法。掌握模數(shù)轉換、電阻電壓轉換及數(shù)碼顯示電路的設計構造方法。掌握電子電路系統(tǒng)設計的根本方法，培養(yǎng)提高綜合利用多學科相關知識進展初步工程設計與實際裝調系統(tǒng)電路的能力。第二章 總體設計思想本次課程設

5、計任務為數(shù)顯溫度測量儀:測溫圍-50200。設計電路由穩(wěn)壓電路、溫度采集、電阻/電壓轉換器和顯示電路組成。其中，溫度采集傳感器采用熱敏電阻鉑Pt100，A/D轉換器用ICL7107雙電源5V供電，適合驅動發(fā)光二極管顯示，共陽數(shù)碼管用ICL7107控制。本方案用到了ICL7107，電路中的A/D轉換電路與數(shù)碼顯示電路都由其控制與組成，因而在設計具體電路時，要針對ICL7107進展合理的設計。而電阻/電壓轉換電路由運放電路組成，用ICL7107組裝3 位半數(shù)字電壓表進展顯示。Pt100是電阻/電壓轉換電路的核心局部。測溫傳感器鉑-100熱電阻Pt-100進展溫度采集。熱電阻變換電路要求LM324

6、4級集成差放選擇匹配。經過鉑金屬的傳熱和中間電路將熱信號轉換為電壓信號再經放大后輸入到ICL7107芯片，最后經數(shù)字顯示電路將溫度信號顯示。該方案的設計方框圖表示如下基于ICL7107的溫度測量控制原理方框圖優(yōu)點：電路組成明確且設計合理，能夠較為理想的實現(xiàn)實驗設計要求。缺點：電路所用元器件較多，調試比較復雜。第三章 元件介紹及單元電路設計3.1ICL7107ICL7107是高性能、低功耗的三位半AD轉換器，同時包含有七段譯碼器、顯示驅動器、參考源和時鐘系統(tǒng)。ICL7107可直接驅動共陽極LED數(shù)碼管。ICL7107將高精度、通用性和真正的低本錢很好的結合在一起，它有低于10uV的自動校零功能，

7、零漂小于1uV/，低于10pA的輸入電流，極性轉換誤差小于一個字。真正的差動輸入和差動參考源在各種系統(tǒng)中都很有用。在用于測量負載單元、壓力規(guī)管和其它橋式傳感器時會有更突出的特點。ICL7107轉化器原理圖如圖3.1所示。其中計數(shù)器對反向積分過程的時鐘脈沖進展計數(shù)。控制邏輯包括分頻器、譯碼器、相位驅動器、控制器和鎖存器。驅動器是將譯碼器輸出對應于共陽極數(shù)碼管七段筆畫的邏輯電平變成驅動相應筆畫的方波。圖3.1 ICL7107轉化器原理圖控制器的作用有三個：識別積分器的工作狀態(tài)，適時發(fā)出控制信號，使各模擬開關接通或斷開，A/D轉換器能循環(huán)進展。識別輸入電壓極性，控制LED數(shù)碼管的負號顯示。當輸入電壓

8、超量限時發(fā)出溢出信號，使千位顯示“1 ，其余碼全部熄滅。釣鎖存器用來存放A/D轉換的結果，鎖存器的輸出經譯碼器后驅動LED 。它的每個測量周期自動調零AZ、信號積分INT和反向積分DE三個階段。雙積分型A/D轉換器的電壓波形圖如圖3.2所示圖3.2雙積分型A/D轉換器的電壓波形圖ICL7107AD轉換器的管腳排列及其各管腳功能如圖3.3所示。圖3.3 ICL7107管腳排列ICL7107是集A/D轉換和譯碼器為一體的芯片，而且這芯片能夠驅動三個數(shù)碼管工作而不需要更多的譯碼器，這給我們連接電路或者分析電路提供了一定的方便。ICL7107芯片的管腳比較多，每一個管腳所代表的功能也各不一樣，能夠組成

9、各種電路，比方說有積分電路。這要求我們在接電路時要小心，不能出現(xiàn)錯誤。圖3.4 ICL7107實際搭配電路3.2 鉑電阻Pt100Pt100熱敏電阻將溫度變化轉換成電阻值的變化：溫度是0，阻值為100；溫度100時，阻值為138.5；溫度200時，阻值177；溫度電阻系數(shù)0.385/，根本呈線性增長。電阻/電壓轉換電路當t=-50時，運放的輸出電壓為 Uo=(1+80.31/33) 0.3=1.03V當t=200時，運放的輸出電壓為 Uo=(1+175.84/33) 0.3=1.90V在-50 200，輸出電壓在1.01.9V間。 在電阻/電壓轉換電路后，接一電壓跟隨器，提高帶負載的能力。所選

10、運放均由LM324提供。由ICL7107組成A/D轉換與數(shù)碼驅動電路。四只數(shù)碼管共陽組成高精度數(shù)字電壓表頭，用來顯示溫度1mV就代表1.電源5V和GND由實驗室EM1716提供。鉑電阻對應溫度表Pt100溫度-50-250255075100125150175200電阻80.3190.19100109.73119.4128.98138.5147.94157.31166.61175.843.3 數(shù)碼管因為是共陽極，故上端端接正向輸入電壓，下端端懸空。3.4 LM324LM324為四運放集成電路，采用14腳雙列直插塑料封裝。，部有四個運算放大器，有相位補償電路。電路功耗很小，lm324工作電壓圍寬，

11、可用正電源330V，或正負雙電源15V15V工作。它的輸入電壓可低到地電位，而輸出電壓圍為OVcc。它的部包含四組形式完全一樣的運算放大器，除電源共用外，四組運放相互單獨。每一組運算放大器可用如下列圖的符號來表示，它有5個引出腳，其中“+、“-為兩個信號輸入端，“V+、“V-為正、負電源端，“Vo為輸出端。兩個信號輸入端中，Vi-為反相輸入端，表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相反；Vi+為同相輸入端，表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位一樣。圖3.5 LM324引腳圖圖3.6實際搭配的電路圖。第四章 總電路及元器件的裝配與調試4.1 總電路圖4.2 電路板焊制在焊制電路板的過程中，

12、 PCB板制作錯誤，我們對其修改其中R4和R5不接地可是板子上的卻接了地，我們只好用刀片切斷其連線，還有R5應該與R10連接板子上卻沒有連接，我們用選擇直接引線解決，雖然能解決問題，但在工藝上，抗干擾上帶來了較大的問題，但由于時間有限，因此做得不是很好。4.3 電路板的檢測 A、 37腳的TEST端與l腳短接，表頭應顯示-1888。這時可檢查顯示是否缺筆畫。如有，大多是引腳、連線虛焊。 B、首先將 IN+與IN-短接，表頭應顯示為“0000”。假設不為零，則應檢查參考源電容C2和自動校零電容C4是否漏電。 C、將3l腳與36腳短接，表頭讀數(shù)應為1000。假設有偏差，調電位器RP。仍然不行，多半

13、是RP、積分電容C3壞。 D、將32腳與26腳短接，表頭的最高位應顯示-l，其它位均不亮。否則，應檢查電源或換芯片。 E、將芯片ICL7107正確的插入插槽，用溫度計測出此時的室溫，給電路板接通+5V電源。然后調節(jié)滑動變阻器使數(shù)碼管顯示到當前溫度。再用數(shù)字萬用表紅表筆接ICL7107的36引腳，黑表筆接地。如果測得電壓為1V左右，則該溫度為此時的溫度。4.4 電路板檢測結果及分析 電路完整，數(shù)碼管顯示也沒有缺筆現(xiàn)象，也能夠很準確的測得溫度。4.5調試記錄A,連接好電路圖，發(fā)現(xiàn)指示值飄逸不定，測量ICL7107的30端31端未發(fā)現(xiàn)異常，再測量36端時發(fā)現(xiàn)漂移不定：結論電位器RP2損壞。B、調零時

14、，根據(jù)PT100在0時對應100計算得出LM324的5端輸出為1.06V，測量Vin-(30管腳)發(fā)現(xiàn)值Vin+(31管腳)：結論-電阻值20K過大，幾番測試調節(jié)，最終為13.3K。C、調零后，根據(jù)PT100在200時對應175.84計算得出LM324的5端輸出為1.62V，測量Vin-,根據(jù)Vo=1000*Vin/Vref，而且Vref-=0V,可以計算出Vref+的值，從而根據(jù)電阻分壓確定電阻值。第五章 心得體會經過兩天的焊接和3天的調試，我們組制作的溫度測量數(shù)顯儀完成了，并且能夠完美地實現(xiàn)測量并顯示溫度。通過此次實驗設計，我學會了基于ICL7107的溫度測量儀的工作原理。如何利用電子器件進展溫度測量的這個問題從小就困惑我，而現(xiàn)在看來，根本的溫度測量技術也不再神秘，其實就是根據(jù)PT100分度表，即每一阻值都對應一個溫度，使溫度的變化通過熱敏電阻阻值的變化表示出來?？赡苡捎跁r間的倉促，電路板的設計存在各種小問題，比方該接地的沒有接地等等。這導致了我們用了局部時間來做電路板的修改，當時我也擔憂修改后的測