課程設(shè)計---多路數(shù)據(jù)巡回檢測與顯示電路的設(shè)計

1、<p>　　多路數(shù)據(jù)巡回檢測與顯示電路的設(shè)計 </p><p>　　題 目 多路數(shù)據(jù)巡回檢測與顯示</p><p>　　姓 名 </p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　年級專業(yè) 10級電氣信

2、息類</p><p>　　指導(dǎo)老師 </p><p>　　完成時間2012年 6 月 11 日</p><p>　　多路數(shù)據(jù)巡回檢測與顯示電路的設(shè)計</p><p>　　摘　要：自動化工業(yè)生產(chǎn)或大型設(shè)備（如激光器）中，經(jīng)常需要對生產(chǎn)過程或運行狀態(tài)的各種工作參數(shù)實時進(jìn)行巡回檢測、監(jiān)視并報警，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定

3、可靠性。本實驗要求設(shè)計并調(diào)試多路數(shù)據(jù)巡回檢測、顯示與報警電路。</p><p>　　我們要監(jiān)測的信號是濃度，濕度，氣壓等模擬信號，為了能讓這些信號被檢 測,且要讓不能處理模擬信號的計算機(jī)去處理，所以有必要將其都轉(zhuǎn)化成數(shù)字信 號， 否則不能實現(xiàn)現(xiàn)場的自動監(jiān)測與控制。 因此如何將這類模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量, 而且實現(xiàn)多通道的自動采集成為整個系統(tǒng)的設(shè)計關(guān)鍵。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：多路，自動

4、化，巡回監(jiān)測，報警，顯示</p><p>　　Data Circuit to detect and display circuit design</p><p>　　Abstract: Automation of industrial production or large-scale equipment such as lasers, often requires the product

5、ion process or operational status of various operating parameters in real time circuit detection, monitoring and alarm to ensure system stability and reliability. The experimental design and debugging of multi-channel da

6、ta circuit detection, display and alarm circuit.</p><p>　　We want to monitor the signal concentration, humidity, pressure and other analog signals, in order to allow these signals to be detected, and let not

7、 handle analog signal the computer to deal with, it is necessary to be converted into digital signals, it can not be achieved on-siteautomatic monitoring and control. Therefore, how will this type of analog converted to

8、digital, and multi-channel automatic acquisition to become the key to the overall system design.</p><p>　　Key words: multi-channel, automated, roving monitoring, alarm, display目 錄</p><p><b&

9、gt;　　摘　要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 課程設(shè)計的目的1</p><p>　　1.2 課程設(shè)計的指標(biāo)1</p><p>　　1.3 課程設(shè)計的原理1</p&g

10、t;<p>　　第二章 設(shè)計原理圖2</p><p>　　第三章 系統(tǒng)單元電路3</p><p>　　3.1 溫度傳感器3</p><p>　　3.2 比較電路4</p><p>　　3.3 報警電路6</p><p>　　3.4 模擬開關(guān)電路6</p><p>　　3

11、.5 A/D轉(zhuǎn)換7</p><p>　　3.6 S/H電路9</p><p>　　3.7 D/A轉(zhuǎn)換10</p><p>　　3.8顯示電路11</p><p><b>　　第四章 總結(jié)12</b></p><p><b>　　緒論</b></p>&

12、lt;p>　　1.1課程設(shè)計的目的</p><p>　　數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計是數(shù)字電子技術(shù)課程的實踐環(huán)節(jié)， 學(xué)生根據(jù)某一 課題技術(shù)指標(biāo)或邏輯功能的要求，進(jìn)行電路設(shè)計，工程估算，實驗測試與調(diào)整， 并寫出實驗總結(jié)報告。 （2）通過電路綜合性實踐訓(xùn)練，達(dá)到深化所學(xué)的理論知識，掌握一般電路的 分析方法， 增強(qiáng)獨立分析問題與解決問題的能力。 通過課程設(shè)計使學(xué)生初步具有 分析、尋找和排除電子電路中常見故障的能力。 &l

13、t;/p><p>　　通過課程設(shè)計讓學(xué)生掌握采用 EWB 電路仿真設(shè)計軟件的基本方法， 并能 熟練利用 EWB 軟件設(shè)計一個電子技術(shù)綜合問題， 并在實驗板上成功下載， 為以后 進(jìn)行工程實際問題的研究打下設(shè)計基礎(chǔ)。 </p><p>　?。?） 培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度和科學(xué)作風(fēng)， 為今后從事電子行業(yè)打下堅 實的基礎(chǔ)。 軟件開發(fā)環(huán)境描述</p><p>　　1.2課程設(shè)

14、計的技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　、設(shè)計、調(diào)試、仿真多路數(shù)據(jù)循環(huán)監(jiān)測、顯示與報警電路。</p><p>　　、多路（兩路）數(shù)據(jù)為模擬信號，是兩路可變電阻上的直流電壓(VDC)。</p><p>　　、正常直流電壓：VDC=1.5∽3.5Ｖ，當(dāng) VDC<1.5Ｖ，報警（發(fā)光顯示）。</p><p>　?。?）、采樣數(shù)據(jù)的巡回顯示。<

15、/p><p>　　1. 3課程設(shè)計的原理 </p><p>　　此電路主要有四個模塊構(gòu)成， 通過滑動變阻器實現(xiàn)電壓信號的多路輸出， 當(dāng) 輸出電壓出現(xiàn)在規(guī)定的范圍以外時， 通過比較器把輸入電壓和預(yù)設(shè)電壓進(jìn)行比較來報警。 電壓信號則由ADC08系列A/D 轉(zhuǎn)換芯片把模擬電壓信號轉(zhuǎn)化成 16 位 2 進(jìn)制數(shù)據(jù)輸出。 兩片 74HC147芯片組成控制電路， 通過計數(shù)器的數(shù)據(jù)疊加在不同時刻控制選擇不同的

16、通路輸出；輸出模塊把數(shù)字信號正確的輸出。由以上幾部分便構(gòu)成了 完整的多路巡回監(jiān)測與顯示電路。</p><p><b>　　總體設(shè)計原理圖</b></p><p>　　T

17、 </p><p><b>　　uo</b></p><p><b>　　Uac</b></p><p><b>　　Udc</b></p><p><b>　　模擬參數(shù)控制要求：</b></p><p>　　1、正常工

18、作溫度：t=(27+3)。C，當(dāng)t>30℃時，報警（發(fā)光顯示）；當(dāng)t<24℃時，報警（發(fā)光顯示）。</p><p>　　2、正常直流電壓：Udc=1.5~3.5V，當(dāng)Udc<1.5V時，報警（發(fā)光顯示）</p><p>　　3、交流正弦電壓：Uac=1~2V，f=1kHZ，觀測D/A轉(zhuǎn)換后的電壓波形。</p><p>　　4、采樣數(shù)據(jù)的巡回顯示。&

19、lt;/p><p>　　第三章 系統(tǒng)單元電路</p><p><b>　　3.1溫度傳感器</b></p><p>　　信號提取要利用傳感器才能實現(xiàn)。這次主要運用以AD590主要的溫度傳感器的應(yīng)用電路。</p><p>　　AD590是電流型（即產(chǎn)生一個與絕對溫度成正比的電流輸出）集成溫度傳感器的代表產(chǎn)品 。</p&g

20、t;<p>　　AD590的主要電氣參數(shù)為：</p><p>　　工作電壓范圍：+4~+30V</p><p>　　測溫范圍： -50~+150℃</p><p>　　25℃電流輸出 （298.20K)：298.2uA</p><p>　　上圖是從沒有引腳的一端向有引腳一端看過去的圖，第三個腳可以不用,是接外殼做屏蔽用的。測量溫

21、度是把整個器件放到需要測溫度的地方。</p><p>　　AD590的輸出電流值說明如下：</p><p>　　其輸出電流是以絕對溫度零度（-273℃）為基準(zhǔn)，每增加1℃，它會增加1μA輸出電流，因此在室溫25℃時，其輸出電流Iout=（273+25）=298μA。</p><p>　　總電路中AD590電路的選用：</p><p>　　左圖

22、所示的為最簡單的測溫 電路，它僅對某一溫度進(jìn)行調(diào)整，至于這一點選什么溫度值好，要看使用范圍而定，若選在25℃，通過調(diào)節(jié) RP，使 (R+RP) ×I=298.2mV，則在此溫度下的溫度系統(tǒng)能滿足 1uA/K的精確度要求。</p><p><b>　　3.2比較電路</b></p><p&

23、gt;　　經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換后的電信號與某一給定值（基準(zhǔn)電壓UR)比較時，將產(chǎn)生一個開關(guān)信號，此信號送到時執(zhí)行機(jī)構(gòu)可報警（或發(fā)光顯示）。</p><p>　　左圖所示的為雙運放構(gòu)成的上下限比較電路，例如，當(dāng)Ui>Ur1時U01為高電平，而 Ui<Ur2時， U02為高電平。</p><p><b>　　放大比較電路</b></p><p>

24、;　　來自電容傳感器電路的變化直流信號送入A2放大器放大，A2的正端電壓通過A3被R18和R20分壓，A2的反向端直接接至VR2電位器中點，調(diào)節(jié)VR2電位器中點可改變A2反向端的電位，也就是改變A2的輸出電壓。來自電容傳感器電路的變化直流信號電壓和VR2電位器中點的直流電壓疊加到A2的反向端，通過A2線性放大后，A2輸出變化的直流電壓，調(diào)節(jié)電位器VR2中點電壓實際就是改變電容探頭離鋼板的實際探測距離。A2輸出電壓一路接A4的正向輸入端，

25、另一路接A5的反向輸入端，調(diào)節(jié)VR3電位器中點電壓，可同時改變A4的反向電壓和A5的正向電壓，D5起箝位電壓作用。當(dāng)A2輸出電壓跌落至D5箝位電壓時，A4和A5之間無輸出電壓。當(dāng)A2輸出電壓大于A4反向端電壓時，A4輸出高電平，D6發(fā)光二極管點亮；當(dāng)A2輸出電壓小于A5正向輸出電壓時，A5輸出高電平，D7發(fā)光二極管點亮，指示電容探頭升高或降低。當(dāng)手動／自動開關(guān)閉合時，A4和A5的電壓能通過模擬開關(guān)M傳輸?shù)紻8和D9，以驅(qū)動后續(xù)的光耦電路

26、。</p><p><b>　　3.3報警電路</b></p><p>　　上圖簡單的低電壓報警電路，當(dāng)輸入為為低電平時，報警裝置報警。</p><p><b>　　3.4模擬開關(guān)電路</b></p><p>　　3.5 A/D轉(zhuǎn)換</p><p>　　本次電路設(shè)計中A/D

27、轉(zhuǎn)換運用逐次比較式單片集成芯片ADC0801系列</p><p>　　ADC0801~0805型為美國National Semicondator公司產(chǎn)品，是當(dāng)前較流行的中速廉價型產(chǎn)品之一。由于它具有三態(tài)輸出鎖存器，可直接驅(qū)動數(shù)據(jù)總線，因而可直接與微處理器接口。此外，模擬輸入采用差分輸入方式，能量大限度抑制共模噪聲。其主要特性如下：</p><p><b>　　分辨率：8位；<

28、;/b></p><p><b>　　轉(zhuǎn)換時間：100</b></p><p><b>　　非線性誤差： </b></p><p><b>　　片內(nèi)有時鐘產(chǎn)生器；</b></p><p>　　電源電壓：單+5V供電；</p><p>　　模擬輸入電

29、壓范圍：0~+5V；</p><p>　　模擬輸入通道數(shù)：單通道；</p><p>　　低功耗：典型電源電流1.5mA。</p><p><b>　　引腳圖如下</b></p><p>　　ADC0801～0805構(gòu)成的自激式A／D轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　ADC0801~0805提供兩個信

30、號輸入端VIN（+）和VIN（-）。當(dāng)輸入信號為 （0~Umax)時VIN（-）接地 ， VIN（+）接Umax；當(dāng)輸入信號為 （Umin~Umax)時VIN（-）接Umin ， VIN（+）接Umax。</p><p>　　轉(zhuǎn)換器的零點無需調(diào)整，而輸入電壓的范圍可以通過調(diào)整VREF/2端的電壓加以改變， VREF/2端的電壓值應(yīng)是輸入電壓范圍的1/2。例如：輸入電壓范圍是0.5V到3.5V時, VREF/2端應(yīng)

31、加強(qiáng)1.5V。當(dāng)輸入電壓是0至+5V時， VREF/2端無需加任何電壓（浮空即可），而由內(nèi)部供電電源分壓得到。</p><p>　　/ CS是片選端，/WR是控制芯片啟動的輸入端，當(dāng)/CS和/WR同時有效時，便啟動轉(zhuǎn)換。/INTR是轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出端，輸出跳轉(zhuǎn)低電平表示本次轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成，可作為中斷或查詢信號。如果將 /CS接地， /WR端與 /INTR端相連，則ADC080X就處于自動循環(huán)轉(zhuǎn)換狀態(tài)。 <

32、/p><p>　　/RD為轉(zhuǎn)換結(jié)果讀出控制端，當(dāng) /CS和 /RD端同時有效時，輸出數(shù)據(jù)鎖存器 DB0~DB7提供8位并行二進(jìn)制數(shù)據(jù)輸出，同時使 /INTR復(fù)位。 </p><p>　　3.6取樣/保持（S/H）電路</p><p>　　在A/D轉(zhuǎn)換前需要將模擬信號變換成能直接滿足A/D變換要求的信號電平輸入方式。為了減小動態(tài)數(shù)據(jù)的測量誤差，對于快速變化的輸入信號，數(shù)據(jù)

33、采集系統(tǒng)中往往設(shè)置S/H電路，以防止采樣過程中信號發(fā)生變化。因此，多路開關(guān)、S/H電路是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)前向通道中的一個重要環(huán)節(jié)。</p><p>　　此外，轉(zhuǎn)換電路中是否一定要使用S/H器，這完全取決于輸入信號的頻率，對于快速變化的信號，必須在A/D前加S/H電路；對于一般非快速變化的輸入信號，可以不使用S/H器。</p><p>　　目前S/H電路大多為集成芯片，最常用的有LF198/LF

34、298/LF398和AD582。由LF198組成的采樣保持電路</p><p>　　LF198是單塊集成采樣保持電路，其中利用高電壓離子場效應(yīng)晶體管技術(shù)獲得超高壓直流精度與快速采集的信號和低下降速率。LF198非常適合各種各樣的采樣保持的應(yīng)用，包括數(shù)據(jù)采集、A/D轉(zhuǎn)換、同步解調(diào)和自動測試裝置。</p><p>　　1) 工作電壓范圍為士5~±18V;2) 捕獲時間< lO

35、μs；3) TTL、PMOS和CMOS兼容邏輯輸入;4) 保持級在CH=0.O1μF時，為0.5mV（典型值）；5) 低輸入偏移；6) 增益精度為0. 002%；7) 低噪聲的輸出模式；8) 采樣或保持高抑制比；9) 寬帶寬。</p><p>　　3.7 D/A轉(zhuǎn)換 </p><p>　　本轉(zhuǎn)換電路采用DAC0808芯片 （下圖為引腳圖） </p><

36、p>　　由DAC0808組成的轉(zhuǎn)換電路圖</p><p><b>　　3.8顯示電路</b></p><p>　　基74HC164組成的顯示電路</p><p><b>　　結(jié)語</b></p><p>　　本次電子課程設(shè)計使我懂得了自己動手在實驗性技術(shù)學(xué)科的重要性，同時也學(xué)到了很多東西，也運

37、用了一些課本上的知識，是無形的知識真實的反應(yīng)出實際的成果。在設(shè)計電路的過程中確實遇到了一些問題，但通過查詢書籍以及網(wǎng)絡(luò)，也很快得到了解決，一些電路中芯片的選用，確實是在學(xué)習(xí)課本知識時不曾考慮過的，這樣也給自己學(xué)習(xí)上積累了些許經(jīng)驗。以后再學(xué)習(xí)中，也要多重視實驗及動手能力，是自己的專業(yè)素質(zhì)得到更好的提高。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>