多路數(shù)據(jù)巡回檢測(cè)與顯示電路的設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p>　　多路數(shù)據(jù)巡回檢測(cè)與顯示電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專(zhuān)業(yè)班級(jí) 電子信息工

2、程 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱(chēng) </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b>&l

3、t;/p><p>　　多路數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)常用于自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)或大型設(shè)備（如激光器）中，經(jīng)常需要對(duì)生產(chǎn)過(guò)程或運(yùn)行狀態(tài)的各種工作參數(shù)（如壓力、溫度、流量、電壓、電流等）實(shí)時(shí)的巡回檢測(cè)、監(jiān)視并報(bào)警，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的電路實(shí)現(xiàn)對(duì)三路模擬信號(hào)（溫度、直流電壓、正弦交流電壓）的采集、顯示和報(bào)警。在電路設(shè)計(jì)的過(guò)程中運(yùn)用到很多木塊，其中主要的模塊有信號(hào)提取與放大模塊，電

4、壓比較電路，控制模塊，S/H電路，A/D電路，顯示與報(bào)警電路。電路中采用AD590對(duì)溫度信號(hào)進(jìn)行提取，再利用OP07AH對(duì)其轉(zhuǎn)換成的電壓信號(hào)進(jìn)行放大，通過(guò)一個(gè)八選一的模擬開(kāi)關(guān)CD4051，然后信號(hào)進(jìn)入以LF398組成的S/H電路進(jìn)行采樣保持，最后通過(guò)ICL1707對(duì)此信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并用數(shù)碼管顯示，當(dāng)然我們也對(duì)三路模擬信號(hào)用CA3140比較電路進(jìn)行范圍衡量，不達(dá)標(biāo)的則進(jìn)行報(bào)警。</p><p>　　多路數(shù)據(jù)巡

5、回檢測(cè)與顯示電路，實(shí)現(xiàn)了電路對(duì)變阻上電壓的自動(dòng)巡回檢測(cè)，并用發(fā)光燈進(jìn)行顯示和報(bào)警，此次設(shè)計(jì)不僅加強(qiáng)了對(duì)數(shù)據(jù)采集的理論學(xué)習(xí)，也學(xué)會(huì)了數(shù)據(jù)采集的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。通過(guò)完成設(shè)計(jì)任務(wù)，用仿真軟件對(duì)電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試，完成了三路模擬信號(hào)的采集、測(cè)量和報(bào)警。</p><p>　　關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集；測(cè)量；顯示。</p><p><b>　　Abstract</b></p>&l

6、t;p>　　Multiple real-time data monitoring system commonly used in automated industrial production or large equipment (such as lasers), it is often necessary to the production process or the running of the various worki

7、ng parameters (such as pressure, temperature, flow, voltage, current, etc.) real-time detection circuit , monitoring and alarm to ensure the stability of the system reliability. The design of the circuit of the three ana

8、log signals (temperature, DC voltage, sinusoidal AC voltage) of the a</p><p>　　Keywords: data acquisition; measurement; display. </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文

9、）錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p><b>　　1引言6</b></p><p>　　1.1數(shù)據(jù)采集的背景6</p><p>　　1.2什么是數(shù)據(jù)采集6</p><p>　　1.3數(shù)據(jù)采集的意義6</p><p>　　1.4數(shù)據(jù)采集的發(fā)展趨勢(shì)7</p><p&g

10、t;　　2課題總體設(shè)計(jì)8</p><p>　　2.1 本次設(shè)計(jì)的要求和內(nèi)容8</p><p>　　2.2 本次設(shè)計(jì)的原理和方法簡(jiǎn)介8</p><p>　　3具體電路的設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.1溫度傳感比較11</p><p>　　3.1.1 溫度傳感器的選擇條件：11</p>&

11、lt;p>　　3.1.2 選擇AD590的原因：12</p><p>　　3.1.3 AD590的主要電器參數(shù)和工作原理：12</p><p>　　3.2 電壓比較13</p><p>　　3.3 模擬開(kāi)關(guān)15</p><p>　　3.4 取樣/保持（S/H）電路17</p><p>　　3.4.1

12、采樣保持電路應(yīng)用原因17</p><p>　　3.4.2 LF398引腳介紹和工作原理17</p><p>　　3.5 A/D轉(zhuǎn)換電路19</p><p>　　3.5.1 位雙積分A/D轉(zhuǎn)換器ICL710719</p><p>　　3.5.2 A/D轉(zhuǎn)換器的工作過(guò)程20</p><p>　　3.5.3 數(shù)字

13、顯示部分22</p><p>　　3.6 報(bào)警電路22</p><p>　　4仿真與調(diào)試24</p><p>　　4.1仿真電路圖24</p><p>　　4.1.1 傳感信號(hào)的放大仿真25</p><p>　　4.1.2 信號(hào)比較電路的仿真29</p><p>　　4.1.3 直

14、流（交流）電壓的報(bào)警顯示31</p><p>　　4.2調(diào)試注意點(diǎn)：32</p><p><b>　　5設(shè)計(jì)總結(jié)34</b></p><p>　　致 謝錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　1.1數(shù)據(jù)采集的背景</

15、p><p>　　在信息科學(xué)和互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的今天，數(shù)據(jù)采集已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域，數(shù)據(jù)采集和檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)是數(shù)字信號(hào)處理中非常重要的環(huán)節(jié)，將決定整個(gè)系統(tǒng)的性能。從此，數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)生了重要的變化。首先，分布式控制應(yīng)用場(chǎng)合中的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。其次,總線(xiàn)兼容型數(shù)據(jù)采集插件的數(shù)量不斷增大,與個(gè)人計(jì)算機(jī)兼容的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)量也在增加。國(guó)內(nèi)外各種數(shù)據(jù)采集機(jī)先后問(wèn)世，將數(shù)據(jù)采集帶入了一個(gè)全新的

16、時(shí)代。</p><p>　　1.2什么是數(shù)據(jù)采集</p><p>　　數(shù)據(jù)采集，又稱(chēng)數(shù)據(jù)截取，是利用一種裝置，從系統(tǒng)外部采集數(shù)據(jù)并輸入到系統(tǒng)內(nèi)部的一個(gè)接口。數(shù)據(jù)采集是為了測(cè)量電壓、電流、溫度、壓力或聲音等物理現(xiàn)象。被采集數(shù)據(jù)是義轉(zhuǎn)換為電訊號(hào)的各種物理量，如溫度、水位、風(fēng)速、壓力等，可以是模擬量，也可以是數(shù)字量。再由計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理、顯示或打印的過(guò)程。相應(yīng)的系統(tǒng)被稱(chēng)為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采

17、集系統(tǒng)是結(jié)合基于計(jì)算機(jī)的測(cè)量軟硬件產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)靈活的，用戶(hù)自定義的測(cè)量系統(tǒng)?；赑C的數(shù)據(jù)采集，通過(guò)模塊化硬件、應(yīng)用軟件和計(jì)算機(jī)的結(jié)合進(jìn)行測(cè)量。盡管數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)根據(jù)不同需求又不同的定義，但各個(gè)系統(tǒng)采集、分析和顯示信息的目的卻都相同。</p><p>　　1.3數(shù)據(jù)采集的意義</p><p>　　采集是一定的采樣方式，即隔一定時(shí)間（稱(chēng)采樣周期）對(duì)同一點(diǎn)數(shù)據(jù)重復(fù)采集。采集的數(shù)據(jù)大多是瞬時(shí)值，也可

18、是某段時(shí)間內(nèi)的一個(gè)特征值。準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)量測(cè)是數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)測(cè)量方法有接觸式和非接觸式，對(duì)于它的檢測(cè)元件多種多樣。不論哪種方法和元件，均以不影響被測(cè)對(duì)象狀態(tài)和測(cè)量環(huán)境為前提，以保證數(shù)據(jù)的正確性和完整性。數(shù)據(jù)采集含義很廣，包括對(duì)連續(xù)物理量的采集。在計(jì)算機(jī)輔助制圖、測(cè)圖、設(shè)計(jì)中，對(duì)圖形或圖像數(shù)字化過(guò)程也可稱(chēng)為數(shù)據(jù)采集，此時(shí)被采集的是幾何量（或包括物理量，如灰度）數(shù)據(jù)。</p><p>　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務(wù)，具體地

19、說(shuō)，就是傳感器從被測(cè)對(duì)象獲取有用信息，并將其輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，然后送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的處理，得出所需的數(shù)據(jù)。同時(shí)，將計(jì)算得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、儲(chǔ)存或打印，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)某些物理量的監(jiān)視，其中一部分?jǐn)?shù)據(jù)還將被生產(chǎn)過(guò)程中的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)用來(lái)進(jìn)行某些物理量的控制。從嚴(yán)格意義上說(shuō)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)該是用計(jì)算機(jī)控制的多路數(shù)據(jù)自動(dòng)檢測(cè)或巡回檢測(cè)，并且能夠?qū)?shù)據(jù)實(shí)行存儲(chǔ)、處理、分析計(jì)算，以及從檢測(cè)的數(shù)據(jù)中提取可用的信息，供顯示、記錄、打印

20、或描繪的系統(tǒng)?？傊?，不論在哪個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域中，數(shù)據(jù)的采集與處理越及時(shí)，工作效率就越高，取得的經(jīng)濟(jì)效益就越大。</p><p>　　1.4數(shù)據(jù)采集的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　數(shù)據(jù)采集已經(jīng)成為人們獲得外界信息的重要手段?；诳偩€(xiàn)的數(shù)據(jù)采集與檢測(cè)系統(tǒng)，由于可靠且易于實(shí)現(xiàn)、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。但當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸率很高時(shí)，保持高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)過(guò)程的可靠性、實(shí)時(shí)性將會(huì)成為一個(gè)比較棘手的問(wèn)題。今天，數(shù)據(jù)

21、采集的重要性是十分顯著的。它是計(jì)算機(jī)與外部物理世界連接的橋梁。各種類(lèi)型信號(hào)采集的難易程度差別很大。實(shí)際采集時(shí)，噪聲也可能帶來(lái)一些麻煩。數(shù)據(jù)采集時(shí)，有一些基本原理要注意，還有更多的實(shí)際的問(wèn)題要解決。</p><p><b>　　課題總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 本次設(shè)計(jì)的要求和內(nèi)容</p><p>　　本課題要求設(shè)計(jì)并調(diào)試多路數(shù)據(jù)

22、巡回檢測(cè)、顯示與報(bào)警電路。模擬信號(hào)分別為溫度（t）直流電壓（）和交流正弦電壓（）。各模擬參數(shù)測(cè)量預(yù)期目標(biāo)如下：</p><p>　　1、正常工作溫度：，當(dāng)時(shí)，報(bào)警（發(fā)光顯示）；當(dāng)時(shí)，報(bào)警（發(fā)光顯示）。</p><p>　　2、正常直流電壓：，當(dāng)時(shí)，報(bào)警（發(fā)光顯示）</p><p>　　3、交流正弦電壓：，，觀測(cè)D/A轉(zhuǎn)換后的電壓波形。</p><

23、p>　　2.2 本次設(shè)計(jì)的原理和方法簡(jiǎn)介</p><p>　　多路數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)常用于自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)或大型設(shè)備（如激光器）中，經(jīng)常需要對(duì)生產(chǎn)過(guò)程或運(yùn)行狀態(tài)的各種工作參數(shù)（如壓力、溫度、流量、電壓、電流等）實(shí)時(shí)的巡回檢測(cè)、監(jiān)視并報(bào)警，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)主要采用傳感器對(duì)信號(hào)進(jìn)行接收，利用放大電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，再通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，D/A轉(zhuǎn)換和S/H取樣

24、保持電路對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最后通過(guò)終端進(jìn)行顯示，從中需要模擬開(kāi)關(guān)對(duì)電路信號(hào)接收的把握，也需要控制電路對(duì)整體的一個(gè)控制。</p><p>　　圖2-1 多路數(shù)據(jù)巡回檢測(cè)與顯示框圖</p><p>　　根據(jù)框圖2-1主要有以下幾個(gè)模塊：</p><p>　?。?）信號(hào)提取與放大。</p><p>　　信號(hào)提取要利用傳感器才能實(shí)現(xiàn)。傳感器的種類(lèi)很多

25、。最常用的有光傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器等。上圖電路運(yùn)用溫度傳感器，對(duì)電路的溫度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，作為輸入進(jìn)入放大器。</p><p><b>　?。?）比較電路 </b></p><p>　　經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)與某一給定值（基準(zhǔn)電壓UR)比較時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)，此信號(hào)送到時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可報(bào)警（發(fā)光顯示）。</p><p>　?。?）取樣/

26、保持（S/H）電路 </p><p>　　在A/D轉(zhuǎn)換前需要將模擬信號(hào)變換成能直接滿(mǎn)足A/D變換要求的信號(hào)電平輸入方式。為了減小動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的測(cè)量誤差，對(duì)于快速變化的輸入信號(hào)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中往往設(shè)置S/H電路，以防止采樣過(guò)程中信號(hào)發(fā)生變化。因此，多路開(kāi)關(guān)、S/H電路是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)前向通道中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。</p><p><b>　?。?）A/D轉(zhuǎn)換 </b></p

27、><p>　　A/D轉(zhuǎn)換芯片種類(lèi)繁多，按其變換原理分類(lèi)，主要有逐次比較式、雙積分式、量化反饋和并行式等。實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬信號(hào)向數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。</p><p>　?。?）顯示與報(bào)警電路</p><p>　　在A/D轉(zhuǎn)換之后經(jīng)過(guò)譯碼芯片可以將測(cè)量的數(shù)據(jù)用數(shù)碼管進(jìn)行顯示，如果采集的數(shù)據(jù)超出預(yù)期的目標(biāo)，報(bào)警電路中的信號(hào)經(jīng)過(guò)比較電路的處理，超出測(cè)量的范圍，用LED發(fā)光報(bào)警。</

28、p><p>　?。?）模擬開(kāi)關(guān)和控制電路</p><p>　　模擬開(kāi)關(guān)合和控制電路，主要采用一個(gè)雙向傳輸?shù)陌诉x一開(kāi)關(guān)，使得三個(gè)輸入由一定的控制，控制電路由選通開(kāi)關(guān)組成，為了使仿真過(guò)程操作起來(lái)簡(jiǎn)單方便。 </p><p><b>　　具體電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　多路數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)要求不間斷地分別對(duì)溫度、電壓輸

29、入實(shí)時(shí)地進(jìn)行檢測(cè)、監(jiān)控并實(shí)現(xiàn)報(bào)警等功能，并對(duì)輸入的溫度、電壓通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換顯示?？驁D如圖1所示。圖中三路模擬信號(hào)分別為溫度（T），直流電壓（）交流電壓（）。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)完成后可以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度模擬信號(hào)的傳感接收，轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)作為輸出，經(jīng)過(guò)放大電路的信號(hào)放大，再通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)的調(diào)節(jié)，進(jìn)入采樣保持電路，產(chǎn)生一個(gè)滿(mǎn)足A/D變換要求的信號(hào)電平輸入，然后經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換到控制電路，對(duì)整體電路的一個(gè)控制掌握，最后

30、通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換，進(jìn)行報(bào)警顯示。檢測(cè)電壓就相對(duì)比較簡(jiǎn)單，直接通過(guò)電壓比較和轉(zhuǎn)換電路，直接得出與基準(zhǔn)電壓的差別，最后進(jìn)行終端顯示。</p><p>　　電路分為溫度測(cè)量與顯示，溫度傳感比較報(bào)警，電壓比較報(bào)警，多路數(shù)據(jù)檢測(cè)，A/D轉(zhuǎn)換、譯碼顯示等幾部分組成。</p><p>　　下面是對(duì)本次設(shè)計(jì)的電路模塊的具體分析：</p><p><b>　　3.1溫度傳感比

31、較</b></p><p>　　在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，控制的對(duì)象是某些物理量，如光、熱、溫度、濕度等等。為此，首先要把這些物理量轉(zhuǎn)換為便于處理的電信號(hào)或其他信號(hào)，而實(shí)現(xiàn)這個(gè)變換的部件稱(chēng)為傳感器。通常所說(shuō)的放大器的輸入信號(hào)，從某種意義上講，取決于傳感器的質(zhì)量。</p><p>　　傳感器的種類(lèi)很多，最常用的有光傳感器，溫度傳感器和壓力傳感器等。此次設(shè)計(jì)的內(nèi)容在于監(jiān)測(cè)溫度</p&

32、gt;<p>　　3.1.1 溫度傳感器的選擇條件： </p><p>　　選擇溫度傳感器比選擇其它類(lèi)型傳感器所需要考慮內(nèi)容更多。首先，必須選擇傳感器結(jié)構(gòu)，使敏感元件規(guī)定測(cè)量時(shí)間之內(nèi)達(dá)到所測(cè)流體或被測(cè)表面溫度。溫度傳感器輸出僅僅敏感元件溫度。實(shí)際上，要確保傳感器指示溫度即所測(cè)對(duì)象溫度，常常很困難。 </p><p>　?。?） 被測(cè)對(duì)象溫度否需記錄、報(bào)警和自動(dòng)控制，否需要遠(yuǎn)距

33、離測(cè)量和傳送。 </p><p>　?。?） 測(cè)溫范圍大小和精度要求。 </p><p>　?。?） 測(cè)溫元件大小否適當(dāng)。 </p><p>　?。?） 被測(cè)對(duì)象溫度隨時(shí)間變化場(chǎng)合，測(cè)溫元件滯后能否適應(yīng)測(cè)溫要求。 </p><p>　?。?） 被測(cè)對(duì)象環(huán)境條件對(duì)測(cè)溫元件否損害。 </p><p>　?。?） 價(jià)格如保，

34、使用否方便。 </p><p>　　3.1.2 選擇AD590的原因：</p><p>　　動(dòng)態(tài)溫度測(cè)量比較復(fù)雜，只能通過(guò)反復(fù)測(cè)試，盡量接近模擬出傳感器使用中經(jīng)常發(fā)生條件，才能獲得傳感器動(dòng)態(tài)性能合理近似。所以在此介紹一種溫度傳感器AD590.</p><p>　　AD590是電流型（即產(chǎn)生一個(gè)與絕對(duì)溫度成正比的電流輸出）集成溫度傳感器的代表產(chǎn)品，它跟傳統(tǒng)的熱電阻、熱

35、點(diǎn)偶、半導(dǎo)體PN結(jié)等溫度傳感器相比較，具有體積小，線(xiàn)性度好，穩(wěn)定性好，輸出信號(hào)大且規(guī)范化等優(yōu)點(diǎn)。AD590測(cè)量熱力學(xué)溫度、攝氏溫度、兩點(diǎn)溫度差、多點(diǎn)最低溫度、多點(diǎn)平均溫度的具體電路，廣泛應(yīng)用于不同的溫度控制場(chǎng)合由于AD590精度高、價(jià)格低、不需扶助電源、線(xiàn)性好，常用于測(cè)溫和熱電偶的冷端補(bǔ)償。</p><p>　　圖3-1 AD590引腳圖</p><p>　　3.1.3 AD590的主

36、要電器參數(shù)和工作原理：</p><p>　?。?）流過(guò)期間的電流等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度讀數(shù)：Ir=T；</p><p>　　（2）AD590的測(cè)量范圍為-55℃至+150℃</p><p>　?。?）AD590的電壓源范圍為4至30V，可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因此器件即使反接也不容易損壞；</p><p>　　（4）輸出

37、電阻為710m；</p><p>　?。?）精度高，AD590在-55℃至+150℃范圍內(nèi)，非線(xiàn)性誤差僅為0.3℃。</p><p>　　圖3-2 傳感與信號(hào)放大電路</p><p>　　在本電路中，用電流源代替AD590進(jìn)行仿真，AD590是電流型（即產(chǎn)生一個(gè)與絕對(duì)溫度成正比的電流輸出）集成溫度傳感器的代表產(chǎn)品，而電流源可以代替AD590作為一個(gè)電流輸出，信號(hào)的

38、放大采用的是OP07AH，對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行反相放大，放大倍數(shù)為R3與R2的比值，圖3-4的放大倍數(shù)為10倍，其中OP3為AD590測(cè)量的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成的電壓，OP1作為一個(gè)比較電壓，而OP1和Op3兩個(gè)電壓信號(hào)的差值即為OP2的輸入端，此信號(hào)再由OP2進(jìn)行放大，Vo作為信號(hào)輸出端，即經(jīng)過(guò)傳感器和放大電路后，電流信號(hào)輸出進(jìn)入模擬開(kāi)關(guān)。</p><p>　　此外，經(jīng)過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)與某一給定值（基準(zhǔn)電壓VR）比較

39、時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)，此信號(hào)送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)即可報(bào)警（或發(fā)光顯示）。</p><p><b>　　3.2 電壓比較</b></p><p>　　電壓比較電路，使利用輸入信號(hào)與電路中設(shè)定的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，以達(dá)到得知測(cè)量的模擬參數(shù)是否在本次設(shè)計(jì)的規(guī)定范圍之內(nèi)，而電壓比較中我們運(yùn)用到的比較中用的元器件之一就是運(yùn)放，運(yùn)算放大器是具有很高放大倍數(shù)的電路單元。在實(shí)際電路中，通常結(jié)

40、合反饋網(wǎng)絡(luò)共同組成某種功能模塊。如圖3-5所示。運(yùn)算放大器這里用的是MOSFET CA3140E。</p><p>　　CA3140高輸入阻抗運(yùn)算放大器，是美國(guó)無(wú)線(xiàn)電公司研制開(kāi)發(fā)的一種BiMOS高電壓的運(yùn)算放大器。在一片集成芯片上CA3140能保護(hù)MOSFET的柵極（PMOS）中的晶體管輸入電路提供非常高的輸入阻抗，極低輸入電流和高速性能。操作電壓從4V至36V（無(wú)論單雙電源），它結(jié)合了壓電PMOS晶體管工藝和高

41、電壓雙授晶體管的優(yōu)點(diǎn)（互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)金屬氧化物半導(dǎo)體）卓越性能的運(yùn)放。</p><p>　　圖3-3 轉(zhuǎn)換與比較電路</p><p>　　比較器基準(zhǔn)電壓根據(jù)需要可任意調(diào)節(jié)。通過(guò)對(duì)R3和R4阻值的調(diào)節(jié)，即是對(duì)兩個(gè)CA3140輸入端的信號(hào)控制，這里將V1、V2設(shè)為基準(zhǔn)電壓。舉例，當(dāng)R3在70%的位置時(shí)，則在U1的3端口就會(huì)有個(gè)3.5V的電壓作為基準(zhǔn)電壓V2；當(dāng)R4在30%的位置時(shí)，則在U2的2端口

42、就會(huì)有個(gè)1.5V的電壓作為基準(zhǔn)電壓V1，則此電壓比較電路的正常工作范圍就在1.5V-3.5V之間，當(dāng)輸入信號(hào)大于V1或小于V2基準(zhǔn)電壓，發(fā)光二極管工作（發(fā)光顯示），表示電路工作在不正常的狀態(tài)，即視為電路的報(bào)警。比較器輸出也可接報(bào)警電路，當(dāng)輸入信號(hào)超出規(guī)定的工作范圍，直接驅(qū)動(dòng)報(bào)警器工作。經(jīng)過(guò)74S86N和74S04D后信號(hào)輸出，不正常的狀態(tài)下，LED發(fā)光顯示，此時(shí)也可以替換成報(bào)警電路進(jìn)行鳴叫提示等。</p><p>

43、;<b>　　3.3 模擬開(kāi)關(guān)</b></p><p>　　除了CMOS雙向模擬開(kāi)關(guān)外，另一類(lèi)CMOS模擬門(mén)就是常見(jiàn)的多路模擬開(kāi)關(guān)。典型的多路模擬開(kāi)關(guān)有四選一，雙四選一，八選一，雙八選一，，十六選一和三十二選一等多種，這些模擬開(kāi)關(guān)除了外部引線(xiàn)排列，通道數(shù)不同外，其工作原理和主要應(yīng)用方法基本相同</p><p>　　在本電路中使用的為八選一模擬開(kāi)關(guān)（CD4051），CD

44、4051/CC4051是單8通道數(shù)字控制模擬電子開(kāi)關(guān)，具有雙向傳輸性能。它有三個(gè)二進(jìn)控制輸入端A、B、C和INH輸入，具有低導(dǎo)通阻抗和很低的截止漏電流。幅值為4.5～20V的數(shù)字信號(hào)可控制峰值至20V的模擬信號(hào)。例如，若VDD＝+5V，VSS＝0，VEE＝-13.5V，則0～5V的數(shù)字信號(hào)可控制-13.5～4.5V的模擬信號(hào)。這些開(kāi)關(guān)電路在整個(gè)VDD-VSS和VDD-VEE電源范圍內(nèi)具有極低的靜態(tài)功耗，與控制信號(hào)的邏輯狀態(tài)無(wú)關(guān)。當(dāng)INH

45、輸入端＝“1”時(shí)，所有的通道截止。三位二進(jìn)制信號(hào)選通8通道中的一通道，可連接該輸入端至輸出。CD4051的邏輯與引腳、功能如圖3-4所示。</p><p>　　圖3-4 CD4051引腳圖</p><p><b>　　表3-1</b></p><p>　　圖3-5 模擬開(kāi)關(guān)電路</p><p>　　其中4051的八個(gè)

46、輸入端X0-X8選取三個(gè)輸入端X0-X3作為(T,Uac,Udc)的輸入，INH端為芯片控禁止端只有當(dāng)INH端為低電平輸入時(shí)開(kāi)關(guān)正常運(yùn)行，當(dāng)INH為高電平輸入時(shí)，芯片所有的通道被禁止，利用A，B，C三個(gè)端口輸入高低電平對(duì)模擬開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，當(dāng)ABC輸入000時(shí)，X0端作為輸入；當(dāng)ABC輸入001時(shí)，X1端作為輸入當(dāng)ABC輸入010時(shí)，X2端作為輸入，X為信號(hào)輸出端，輸出的是接入的信號(hào)，再送入采樣保持電路。</p><p

47、>　　3.4 取樣/保持（S/H）電路</p><p>　　3.4.1 采樣保持電路應(yīng)用原因</p><p>　　轉(zhuǎn)換電路中是否一定要使用取樣保持器，這完全取決于輸入信號(hào)的頻率，對(duì)于快速變化的信號(hào)，必須在A/D前加S/H電路；對(duì)于一般非快速變化的輸入信號(hào)可以不使用S/H器。而本次設(shè)計(jì)中對(duì)于正弦交流信號(hào)的采集是必須加入S/H電路的。</p><p>　　在A/D

48、轉(zhuǎn)換前需要將模擬信號(hào)變換成能直接滿(mǎn)足A/D變換要求的信號(hào)電平及輸入方式。而為了見(jiàn)效動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的測(cè)量誤差，對(duì)于快速變化的輸入信號(hào)往往設(shè)置采樣/保持電路以防止采樣過(guò)程中的信號(hào)變化。因此，多路開(kāi)關(guān)，S/H電路是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)前向通道中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。</p><p>　　3.4.2 LF398引腳介紹和工作原理</p><p>　　目前取樣保持電路大多數(shù)為集成芯片，最常用的有LF198/LF298/

49、LF398和AD582.圖3-6為L(zhǎng)F398的內(nèi)部原理圖及管教配置，由圖可知，當(dāng)8端邏輯控制端為高電平時(shí)，輸出處于跟隨狀態(tài)，有U0=Ui；當(dāng)8端為低電平時(shí)，出于保持狀態(tài)。保持電容Ch一般選用0.01——0.1uF的優(yōu)質(zhì)電容。</p><p>　　采樣保持電路由模擬開(kāi)關(guān)、存儲(chǔ)元件和緩沖放大器A組成。由圖3-7可知，在采樣時(shí)刻，加到模擬開(kāi)關(guān)上的數(shù)字信號(hào)為低電平，此時(shí)模擬開(kāi)關(guān)被接通，使存儲(chǔ)元件（通常是電容器）兩端的電壓

50、UB被采樣信號(hào)UA改變。當(dāng)采樣間隔終止時(shí)，D為高電平，模擬開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，UB則保持在斷開(kāi)瞬間的值不變。緩沖放大器的作用是放大采樣信號(hào)，它在電路中的連接方式有兩種基本類(lèi)型：一種是將信號(hào)先放大再存儲(chǔ)，另一種是先存儲(chǔ)再放大。對(duì)理想的采樣保持電路，要求開(kāi)關(guān)沒(méi)有偏移并能隨控制信號(hào)快速動(dòng)作，斷開(kāi)的阻抗要無(wú)限大，同時(shí)還要求存儲(chǔ)元件的電壓能無(wú)延遲地跟蹤模擬信號(hào)的電壓，并可在任意長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持?jǐn)?shù)值不變。</p><p>　　圖3-6

51、 LF398引腳圖</p><p>　　圖3-7 LF398內(nèi)部原理電路</p><p>　　圖3-8 采樣保持電路</p><p>　　采樣保持電路由輸入的信號(hào)頻率決定，由于此次設(shè)計(jì)涉及到正弦交流電壓的測(cè)量，因此我們?cè)陔娐分屑尤肓薙/H電路，其中引腳3為信號(hào)輸入端，引腳6為信號(hào)輸出端，為了滿(mǎn)足A/D轉(zhuǎn)換要求，使得MC14433有一個(gè)比較合適的電平輸入，我們可以

52、通過(guò)對(duì)Rp的阻值調(diào)節(jié)來(lái)改變采樣頻率。</p><p>　　3.5 A/D轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換器是將模擬電壓或電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的器件或設(shè)備，它是模擬系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)之間的借口。A/D轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)方法有多種，常見(jiàn)A/D轉(zhuǎn)換方式有非積分式和積分式兩類(lèi)，如逐次逼近比較式A/D轉(zhuǎn)換、斜坡電壓式A/D轉(zhuǎn)換等屬于非積分式，其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度快，但抗干擾能力差。電壓反饋型V-F變換、

53、雙積分式A/D轉(zhuǎn)換則屬于積分式，其特點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)量精度高，但轉(zhuǎn)換速度低，在轉(zhuǎn)換速度要求不太高的情況下，獲得廣泛應(yīng)用。本課題主要采用雙積分式A/D轉(zhuǎn)換電路。</p><p>　　3.5.1 位雙積分A/D轉(zhuǎn)換器ICL7107</p><p>　　ICL7107是高性能、低功耗的三位半A/D轉(zhuǎn)換電路。它內(nèi)部電路含有模擬電路和數(shù)字電路兩部分，其中含有七段譯碼器、顯示驅(qū)動(dòng)器、參考源和時(shí)鐘系

54、統(tǒng)等，可直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管（LED）。ICL7107將高精度、通用性和真正的低成本很好地結(jié)合起來(lái)了，它有低于10uV的自動(dòng)校零功能，極性轉(zhuǎn)換誤差小于一個(gè)字。在用于測(cè)量負(fù)載單元、壓力規(guī)管和其他橋式傳感器會(huì)有更突出的優(yōu)點(diǎn)。其主要的特點(diǎn)有：保證零電平輸入時(shí)，各量程的讀值均為零、很低的噪聲、低功耗、不需外接電源等。</p><p>　　ICL7107是CMOS大規(guī)模集成電路芯片，只要外接少量元件就可以實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換，并且

55、采用雙電源供電能輸出較大電流，可以驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管數(shù)碼顯示。圖3-9是ICL7107的管腳圖。2～8端作為個(gè)位數(shù)顯示器的低端驅(qū)動(dòng)輸出端，9～14、25端為十位數(shù)顯示器的低端驅(qū)動(dòng)輸出端，15～18、22～24端為百位數(shù)顯示器的低端驅(qū)動(dòng)輸出端。將極性顯示端（負(fù)顯示）位POL端與負(fù)極性筆端相連，當(dāng)輸入信號(hào)的電壓極性為負(fù)時(shí)，負(fù)號(hào)顯示；電壓極性為正時(shí)，不顯示極性負(fù)號(hào)。</p><p>　　圖3-9 ICL7107管腳圖&l

56、t;/p><p>　　在設(shè)計(jì)之初，有兩種設(shè)計(jì)方案。一種方案是用AT89C2051實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換；另一種方案是用ICL7107作為A/D轉(zhuǎn)換器來(lái)完成設(shè)計(jì)。利用單片機(jī)的軟硬件資源實(shí)現(xiàn)高精度高速A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換速度還可以通過(guò)軟件來(lái)改變，價(jià)格也低廉。不過(guò)對(duì)軟件部分要求較高，比較難實(shí)現(xiàn)。所以不采用第一種方案；而ICL7107采用雙電源供電，能輸出較大的電流，可以直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器，不要再加驅(qū)動(dòng)器件，使整機(jī)線(xiàn)路

57、簡(jiǎn)化，再加上上述的一些特點(diǎn)，適合研究的要求，故采用了ICL7107來(lái)完成設(shè)計(jì)。</p><p>　　3.5.2 A/D轉(zhuǎn)換器的工作過(guò)程</p><p>　　圖3-10 A/D轉(zhuǎn)換及顯示電路</p><p>　　其中R0、R1兩個(gè)電阻組成的這部分是分壓電路，用于當(dāng)測(cè)量電壓大于參考電壓時(shí)進(jìn)行分壓。而我們需要的電源指標(biāo)是-5v～5v，所以要求電壓表的量程選為0～20v這

58、檔，所以分壓后的電壓為</p><p>　　2 .( 3-1)</p><p>　　所以通過(guò)這個(gè)分壓調(diào)整了參考電壓，得到所需的技術(shù)指標(biāo)。</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換器的工作過(guò)程分為三個(gè)階段，即采樣階段、積分階段和休止階段。設(shè)ICL7107一次A/D轉(zhuǎn)換經(jīng)過(guò)三個(gè)階段所需時(shí)鐘脈沖的總數(shù)為N，則一次

59、轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間為</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　振蕩器主頻率與的關(guān)系為</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　若取ICL7107的主振頻率，即取，，，則一次A/D轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間為</p><p><b&

60、gt;　?。?-4）</b></p><p><b>　　測(cè)量速率為</b></p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　3.3 數(shù)字顯示部分</p><p>　　數(shù)字顯示部分主要由芯片ICL7107和四個(gè)液晶數(shù)碼顯示管組成，數(shù)碼管采用共陽(yáng)極數(shù)碼管即共陽(yáng)極七段L

61、ED數(shù)碼管[9]。對(duì)于共陽(yáng)極LED數(shù)碼管，它將發(fā)光二極管的陽(yáng)極（正極）短接后作為公共陽(yáng)極。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低電平，公共陽(yáng)極接高電平時(shí)，二極管才發(fā)光。其特點(diǎn)能在低電壓、小電流條件下工作，發(fā)光響應(yīng)時(shí)間極短，高頻特性好。</p><p>　　芯片ICL7107采用雙電源供電，能輸出較大的電流，適合于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管（LED）數(shù)碼顯示器，并且ICL7107芯片內(nèi)部包括7段譯碼，可以用硬件譯碼的方法直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管（LED）數(shù)

62、碼顯示器，所以顯示方式采用共陽(yáng)極數(shù)碼管LED顯示。圖3-10為數(shù)字顯示部分電路。</p><p>　　ICL7107沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使用時(shí)可將共陽(yáng)極數(shù)碼管的公共陽(yáng)極接V+，小數(shù)點(diǎn)接GND時(shí)點(diǎn)亮，接V+時(shí)熄滅。通過(guò)芯片ICL7107在數(shù)碼管中進(jìn)行顯示[10]，并能實(shí)現(xiàn)進(jìn)位功能和負(fù)號(hào)顯示。</p><p><b>　　3.6 報(bào)警電路</b></p>

63、<p>　　當(dāng)電路檢測(cè)到溫度或電壓超過(guò)記住溫度、電壓時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)給報(bào)警電路。使報(bào)警電路報(bào)警從而提示工作人員檢查電路，排除故障。</p><p>　　有很多種方法來(lái)制作報(bào)警電路，例如用555電路，或使用專(zhuān)業(yè)的報(bào)警器件。在這里我使用的是SGZ07多用報(bào)警電路。</p><p>　?。?）SGZ07多用報(bào)警電路包括控制輸入、調(diào)制振蕩、揚(yáng)聲輸出、閃光輸出、電源穩(wěn)壓等七部分。不僅

64、可以用作溫度報(bào)警器、壓力報(bào)警器、防盜報(bào)警器、失控報(bào)警器、險(xiǎn)情報(bào)警器等各</p><p><b>　?。?）應(yīng)用電路</b></p><p>　　SGZ07報(bào)警電路如圖11所示，在SGZ07的①腳或②腳接上不同的傳感器或控制信號(hào)，同時(shí)適當(dāng)調(diào)試一下R1或R2，便可做不同的報(bào)警器。①腳、②腳是兩個(gè)相位相反的控制端。</p><p>　　圖3-11

65、SGZ07組成的報(bào)警電路</p><p>　　上圖為SGZ報(bào)警電路，引腳1或引腳2可介入傳感信號(hào)即為本次設(shè)計(jì)中A/D轉(zhuǎn)換電路后的信號(hào)，可通過(guò)調(diào)節(jié)R1或R2來(lái)對(duì)報(bào)警進(jìn)行控制，報(bào)警分為兩方面，1為L(zhǎng)ED的發(fā)光顯示，2為揚(yáng)聲器的鳴叫，當(dāng)我們所測(cè)的三個(gè)模擬信號(hào)，溫度，直流電壓，交流電壓超出要求的范圍時(shí)，電路就會(huì)報(bào)警顯示</p><p><b>　　仿真與調(diào)試</b></

66、p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)并制作多路數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)電路，并逐級(jí)調(diào)試。如：多路模擬開(kāi)關(guān)、采樣/保持、A/D轉(zhuǎn)換等。</p><p>　　1.在T=20～30°C溫度范圍內(nèi)測(cè)量AD590溫度傳感器的溫度——電壓變化曲線(xiàn)，確定T=27±3°C所對(duì)應(yīng)的電壓值。</p><p>　　2.根據(jù)步驟2所測(cè)電壓值，設(shè)計(jì)并調(diào)試溫度變量的轉(zhuǎn)換與比較電路

67、，并用發(fā)光二極管顯示不正常溫度。</p><p>　　3.設(shè)計(jì)并調(diào)試模擬信號(hào)為直流電壓時(shí)的比較電路，當(dāng)輸入電壓VDC<1.5V時(shí)，發(fā)光二極管顯示欠壓狀態(tài)。</p><p><b>　　4.1仿真電路圖</b></p><p>　　圖4-1 電路仿真總框圖</p><p>　　4.1.1 傳感信號(hào)的放大仿真<

68、/p><p>　　圖4-2 溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換仿真</p><p>　　由上面AD590芯片的介紹中可知，AD590的溫度傳感與電流輸出是成正比的，當(dāng)測(cè)試溫度為25℃的時(shí)候，輸出電流為298.2mV1000=0.2982mA；當(dāng)測(cè)試溫度為30℃的時(shí)候，輸出電流為0.3032mA，可以得到以下的線(xiàn)性關(guān)系：溫度增加1℃，電流輸出增加0.001mA：</p><p>　　對(duì)24℃

69、到30℃的信號(hào)以60倍的放大比例進(jìn)行溫度信號(hào)的測(cè)量</p><p>　　圖4-3 24℃信號(hào)轉(zhuǎn)換仿真 圖4-4 25℃信號(hào)轉(zhuǎn)換仿真</p><p>　　圖4-5 26℃信號(hào)轉(zhuǎn)換仿真 圖4-6 27℃信號(hào)轉(zhuǎn)換仿真</p><p>　　圖4-7 28℃信號(hào)轉(zhuǎn)換仿真 圖4-8 29

70、℃信號(hào)轉(zhuǎn)換仿真</p><p>　　圖4-9 30℃信號(hào)轉(zhuǎn)換仿真</p><p><b>　　表4-1</b></p><p>　　下面以24℃、27℃、30℃為例對(duì)這三個(gè)信號(hào)進(jìn)行放大仿真</p><p>　　圖4-10 24℃信號(hào)放大仿真</p><p>　　圖4-11 27℃信號(hào)放大仿真

71、</p><p>　　圖4-12 30℃信號(hào)放大仿真</p><p>　　我們將測(cè)量溫度所得的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，然后以此信號(hào)進(jìn)行放大仿真，可以很快得到24℃—30℃的信號(hào)，在9.808V—10.006V之間變化，經(jīng)過(guò)比較和放大后在8.08V—10.06V之間變化，之后將此信號(hào)接入到模擬開(kāi)關(guān)。</p><p>　　4.1.2 信號(hào)比較電路的仿真</p>

72、<p>　　圖4-13 23℃信號(hào)電壓比較電路</p><p>　　圖4-14 24℃信號(hào)電壓比較電路</p><p>　　圖4-15 27℃信號(hào)電壓比較電路</p><p>　　圖4-16 30℃信號(hào)電壓比較電路</p><p>　　圖4-17 31℃信號(hào)電壓比較電路</p><p>　　傳感

73、信號(hào)出來(lái)后經(jīng)過(guò)放大電路的放大可以得到電壓為-9.871至-10.006的反相電壓，要使得用電壓比較電路對(duì)此信號(hào)進(jìn)行比較和報(bào)警，那基準(zhǔn)電壓必須設(shè)定唉此范圍內(nèi)，因此電阻R3和R4的選定和阻值調(diào)節(jié)就非常重要。由上面仿真的結(jié)果可以很明顯的看到，當(dāng)溫度在24℃—30℃時(shí)，發(fā)光二極管是不發(fā)光的，而一旦溫度超出了這個(gè)范圍，發(fā)光二極管立即發(fā)光顯示報(bào)警。</p><p>　　4.1.3 直流（交流）電壓的報(bào)警顯示</p>

74、;<p>　　圖4-18 1.495V電壓的比較電路報(bào)警顯示仿真</p><p>　　圖4-19 1.5V電壓的比較電路報(bào)警顯示仿真</p><p>　　圖4-20 3.5V電壓的比較電路報(bào)警顯示仿真</p><p>　　圖4-21 3.505V電壓的比較電路報(bào)警顯示仿真</p><p>　　根據(jù)上圖對(duì)電壓比較電路的仿真

75、，我們可以從結(jié)果中看到實(shí)際測(cè)得1.494V-3.506V之間電壓比較電路是不報(bào)警的，誤差在0.005V左右，并且當(dāng)電壓超出上述范圍是LED燈馬上發(fā)光報(bào)警。</p><p><b>　　4.2調(diào)試注意點(diǎn)：</b></p><p>　　1、系統(tǒng)的采樣速度。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，取樣速度有模擬信號(hào)帶寬，數(shù)據(jù)通道數(shù)和取樣頻率（即每個(gè)周期的取樣點(diǎn)數(shù)）決定。而取樣頻率至少為輸入信號(hào)最高

76、有效頻率的兩倍，即每個(gè)信號(hào)周期內(nèi)至少取樣兩次。實(shí)際使用時(shí)，為了保證數(shù)據(jù)采集的精度，一般每周取樣7～10次。</p><p>　　2、系統(tǒng)的同步，例如：S/H與A/D互連時(shí)，必須保持同步。為此，可將ADC0804的INTR信號(hào)作為控制電路的時(shí)鐘輸入信號(hào)，也可將INTR信號(hào)直接作為S/H的控制信號(hào)。具體如何連接，須根據(jù)設(shè)計(jì)電路而定。</p><p>　　3、基準(zhǔn)電壓VREF</p>

77、<p>　　因?yàn)锳/D轉(zhuǎn)換的精度直接與基準(zhǔn)源的質(zhì)量有關(guān)。因此應(yīng)選擇精確、穩(wěn)定的電壓來(lái)作為基準(zhǔn)電壓VREF，應(yīng)依據(jù)模擬輸入信號(hào)的電壓范圍來(lái)選定。</p><p>　　4、A/D轉(zhuǎn)換后，可利用GAL器件或其他顯示器件，進(jìn)行七段顯示。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)方案按照任務(wù)書(shū)的要求,查閱了大

78、量的相關(guān)材料，細(xì)致地分析了本系統(tǒng)的各個(gè)模塊電路，根據(jù)文獻(xiàn)和自己大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí)，思考和設(shè)計(jì)出了各項(xiàng)功能電路和其實(shí)現(xiàn)的方法。在設(shè)計(jì)期間，我學(xué)習(xí)了很多模塊的基本知識(shí)，有本次設(shè)計(jì)中運(yùn)用到的，也有本次設(shè)計(jì)未用到的，加深了對(duì)模電，單片機(jī)等的認(rèn)識(shí)和理解，也進(jìn)一步鞏固了protel 99se和multisim軟件，利用protel 99se和multisim軟件繪制出了電路原理圖，認(rèn)真檢查思考原理圖是否存在的缺陷，并進(jìn)行優(yōu)化，作出仿真。</p

79、><p>　　本次設(shè)計(jì)的總體電路為一個(gè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)Χ嗦窋?shù)據(jù)進(jìn)行巡回檢測(cè)、顯示與報(bào)警。模擬信號(hào)分別為溫度、直流電壓和交流正弦電壓。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)電路模塊主要包括：</p><p>　　（1）信號(hào)提取與放大。</p><p>　　電路中溫度信號(hào)提取要利用溫度傳感器（AD590或者用電流源代替）才能實(shí)現(xiàn)。</p>

80、;<p>　　因?yàn)楸敬坞娐返臏囟刃盘?hào)最終是以電流信號(hào)的方式進(jìn)行輸出和傳送的。此電路主要采用AD590電路作為溫度傳感器。利用AD590所接滑動(dòng)變阻器和電阻計(jì)算出AD590的電流輸出，并傳輸給后面的放大電路。由放大電路進(jìn)行放大，傳輸?shù)胶竺娴哪M開(kāi)關(guān)。</p><p><b>　　(2)比較電路 </b></p><p>　　電壓比較電路的V1，V2兩個(gè)基準(zhǔn)

81、電壓的值是我們?cè)O(shè)定的，可以通過(guò)VCC的選定和對(duì)連接的Rp進(jìn)行調(diào)節(jié)，以對(duì)VCC進(jìn)行分壓的目的，分壓后再利用比較器產(chǎn)生一個(gè)為0或1的信號(hào)來(lái)通過(guò)LED燈，LED燈發(fā)光則電路的輸入電壓異常，顯示報(bào)警。</p><p>　　(3)取樣/保持（S/H）電路 </p><p>　　在A/D轉(zhuǎn)換前需要將模擬信號(hào)變換成能直接滿(mǎn)足A/D變換要求的信號(hào)電平輸入方式。為了減小動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的測(cè)量誤差，對(duì)于快速變化的輸入

82、信號(hào)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中往往設(shè)置S/H電路，以防止采樣過(guò)程中信號(hào)發(fā)生變化。因此，多路開(kāi)關(guān)、S/H電路是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)前向通道中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。本次設(shè)計(jì)主要采用LF398對(duì)模擬開(kāi)關(guān)出來(lái)的信號(hào)進(jìn)行采樣保持處理，然后再送入A/D準(zhǔn)換電路。</p><p><b>　?。?）A/D轉(zhuǎn)換 </b></p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換芯片種類(lèi)繁多，按其變換原理分類(lèi)，主要有逐次比較式、雙積分

83、式、量化反饋和并行式等。這里主要采用芯片ICL7107。實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬信號(hào)向數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。當(dāng)然或許DC0808等芯片中直接還有蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警，相對(duì)于ICL1707可能電路較難，ICL1707在本次設(shè)計(jì)中對(duì)于電路的簡(jiǎn)便性性的優(yōu)勢(shì)是無(wú)法替代的。</p><p>　?。?）顯示與報(bào)警電路</p><p>　　當(dāng)然電路中的電壓比較電路是其中一個(gè)非常重要的模塊，通過(guò)比較電壓大小，我們才能知道測(cè)得的數(shù)據(jù)

84、是否合理，如果采集的數(shù)據(jù)超出預(yù)期的目標(biāo)，報(bào)警電路中有類(lèi)似蜂鳴的喇叭進(jìn)行報(bào)警，并進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，本次設(shè)計(jì)即有比較器之后所接的LED等進(jìn)行發(fā)光顯示，又有揚(yáng)聲器進(jìn)行鳴叫提醒，作為一個(gè)報(bào)警電路而言還是相當(dāng)?shù)耐暾摹７抡娴臅r(shí)候用LED發(fā)光進(jìn)行報(bào)警顯示。</p><p>　?。?）模擬開(kāi)關(guān)和控制電路</p><p>　　模擬開(kāi)關(guān)，本次設(shè)計(jì)采用的是雙向傳輸?shù)陌诉x一開(kāi)關(guān)CD4051，控制電路采用選通開(kāi)關(guān)對(duì)整

85、個(gè)電路進(jìn)行控制，來(lái)自ICL1707進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換之后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)入數(shù)碼管進(jìn)行顯示。</p><p>　　總的來(lái)說(shuō)上述個(gè)模塊配合在一起是很完整和準(zhǔn)確的，如果用其他模塊或芯片代替，可能就無(wú)法達(dá)到預(yù)期想要的目標(biāo)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]祝常紅.數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008，

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