1、課程設計(論文)題 目 名 稱 多點巡回檢測電路 課 程 名 稱 電子技術課程設計 學 生 姓 名 陳逸 學 號 1141201095 系 、專 業 電氣工程系 指 導 教 師 劉祥民老師 2013年12 月22日邵陽學院課程設計（論文）評閱表學生姓名 陳逸 學 號 1141201095 系 電氣系 專業班級 11電二 題目名稱 多點巡回檢測電路 課程名稱 電子技術課程設計 一、學生自我總結兩個星期的課程設計終于完了，此次的課程設計讓我感觸很多，不僅僅是知識上的學習和掌握，同時也讓我明白了很多做人的道理。 在開始階段，老師讓我們了解一些基本知識，當自己照著學習指導上的內容完成了一個課題時那種心

2、情很棒，實驗往往是一個苦中有樂的過程，我希望在以后的實驗學習中自己能獨立思考，同時也要認真去完成，這樣既能學到知識，也能讓自己的實踐操作得到鍛煉。 我要感謝我們這個團隊的人員，他們幫我學到了很多，同時也付出了很多，也感謝老師的細心指導，讓我們順利的完成了課程設計。 學生簽名： 年 月 日二、指導教師評定評分項目平時成績論文答辯綜合成績權 重304030單項成績指導教師評語： 指導教師（簽名）： 年 月 日注：1、本表是學生課程設計（論文）成績評定的依據，裝訂在設計說明書（或論文）的“任務書”頁后面；2、表中的“評分項目”及“權重”根據各系的考核細則和評分標準確定。邵陽學院課程設計（論文）任務書

3、年級專業11級電氣工程及其自動化學生姓名陳逸學 號1141201095題目名稱多點巡回檢測電路設計時間2013.12.92013.12.20課程名稱 電子技術課程設計課程編號121202306設計地點電工電子實驗室408、409一、課程設計（論文）目的電子技術課程設計是電氣工程及自動化專業的一個重要的實踐性教學環節，是對已學模擬電子技術、數字電子技術知識的綜合性訓練，這種訓練是通過學生獨立進行某一課題的設計、安裝和調試來完成，著重培養學生工程實踐的動手能力、創新能力和進行綜合設計的能力，并要求能設計出完整的電路或產品，從而為以后從事電子電路設計、研制電子產品奠定堅實的基礎。二、已知技術參數和條

4、件用中小規模集成芯片和電子元器件設計并制作一交通燈控制電路，具體要求如下：1、要求東西方向車道和南北方向車道兩條交叉道路上的車輛交替運行，每次通行時間都設為45s，時間可設置修改。2、在綠燈轉為紅燈時，要求黃燈先亮5s，才能變換運行車道。3、黃燈亮時，要求每秒閃亮一次。4、東西，南北方向的車道除了有紅、綠、黃燈指示外，每一種燈亮的時間都用顯示器進行顯示（采用倒計時的方式）。5、同步設置人行橫道紅、綠燈指示。三、 任務和要求1. 按學校規定的格式編寫設計論文。2. 論文主要內容有：課題名稱。設計任務和要求。方案選擇與論證。方案的原理框圖，系統電路圖，以及運行說明；單元電路設計與計算說明；元器件選

5、擇和電路參數計算的說明等。必須用proteus或其它仿真軟件對設計電路仿真調試。對調試中出現的問題進行分析，并說明解決的措施；測試、記錄、整理與結果分析。收獲體會、存在問題和進一步的改進意見等。注：1此表由指導教師填寫，經系、教研室審批，指導教師、學生簽字后生效；2此表1式3份，學生、指導教師、教研室各1份。四、參考資料和現有基礎條件（包括實驗室、主要儀器設備等）胡宴如 主編.模擬電子技術基礎.高等教育出版社.2011年張克農 主編.數字電子技術. 高教出版社出版.第一版.2010年彭介華 主編.電子技術課程設計指導.高教出版社出版.第一版.2002年電子電工實驗指導書電子電工實驗室可以提供的

6、主要儀器設備：示波器型號規格VP-5220、電子學習機型號規格WL-V、萬用表MF10；以及分立元件、或中規模集成芯片。五、進度安排2013年12月9日-10日：收集和課程設計有關的資料，熟悉課題任務和要求；2013年12月11日：總體方案設計，方案比較，選定方案；2013年12月12日-15日：單元電路設計，參數計算，元器件選擇，整體電路圖；2013年12月16日-17日：系統仿真調試改進； 2013年12月18日-19日：整理撰寫設計論文；2013年12月20日：答辯六、教研室審批意見設計目的明確，要求合理，難度適中，符合課程設計教學要求。教研室主任（簽字）： 2013年11月20日七、主

7、管教學主任意見符合課程設計要求 主管主任（簽字）： 2013年11月20日八、備注指導教師（簽字）： 學生（簽字）： 摘要本文敘述的是一個八路溫度信號進行巡回檢測電路設計。本電路包括多路振蕩器電路，LED測量點顯示電路，巡回檢測電路，傳感器電路五部分組成。在傳感器電路中使用的溫度傳感器把被檢測信號變為電壓信號，用模擬比較器把被檢測信號進行處理，直接用數字電壓表測出與溫度值對應的電壓值，并顯示出該點是“第幾路檢測點”。本設計電路簡單，可在生活生產中廣泛使用。關鍵字：傳感器；溫度檢測；巡回檢測目錄摘要1 概述72 方案論證73 電路設計93.1 時鐘發生電路93.2 八進制循環發生電路93.3 L

8、ED 數字顯示103.4 溫度采集陣列113.5 八通道模擬開關電路134 性能的測試145 結論、性價比176 課設體會及合理化建議17參考文獻18附錄19附錄201、概述本課題要求用電子電路實現八路通道溫度電壓有規律的選擇、測量。課題涉及了涉及了555定時器、數字計數器的循環計數、LED數字驅動電路以及電子芯片模擬開關的使用。本課題的測溫范圍為0到100，通過對元器件的調整同樣可以進行更大范圍、更多通道的溫度測量選擇。本方案測量精度高、切換速度快、管理方便并可在很多領域得到更好的應用。課題要求電路要測量至少8點的溫度，首先將溫度轉換為直流電壓，由數字電壓表(DvM)直接讀取，該讀數正比于測

9、量點的溫度。另同時要通過計數、譯碼、顯示電路顯示出是“第幾路測點”。測溫范圍為0到100；測量的相對誤差1。本課題的設計結果可應用于需要對多溫度進行監控的領域，方便統一控制，在經過集成后可以制作成定時開關電路，接入壓力、聲音等傳感器可以實現更多信息的巡回檢測監控。2、方案論證方案一 如圖2-1：測溫模塊一測溫模塊二測溫模塊N555單穩態觸發控制電路555單穩態觸發控制電路555單穩態觸發控制電路計數累加顯示器電壓顯示溫度顯示圖2-1 多路溫度巡回檢測電路的原理框圖（方案一）方案一原理說明：在開啟電路后由開關脈沖激活第一個555單穩態觸發器，在有效時間內測溫模塊通過控制電路與電壓表接通，溫度通過

10、電壓表顯示，計數器置零，LED顯示當前通道編號即數字“0”。在555有效信號停止時由其觸發下一個555單穩態觸發器，使模塊二與電壓表連接，計數器加一后顯示當前通道編號并由電壓表顯示模塊二的電壓，以此類推，直到最后一個通道的觸發器關閉時觸發通道0，計數器重新置零，開始新一輪的巡回檢測。方案二 如圖2-2： 時鐘發生器(555定時器)八進制循環發生電路LED數字顯示器溫度傳感器陣列八通道模擬開關電路溫度指示(電壓表)圖2-2 多路溫度巡回檢測電路的原理框圖（方案二）方案二原理說明：電路開啟后有555定時器每隔一段時間產生一個一定時間的脈沖，控制八進制循環發生電路產生對應的開通信號到模擬開關電路，L

11、ED顯示當前有效地通道編號。八個模擬開關在同一時間只有一個開通，使電壓表測出對應的溫度傳感器的電壓，進而顯示所選通道對應傳感器的溫度。 方案對比： 方案一的模塊化較明顯，通過每一個555單穩態觸發器控制該通道顯示的時間，同時在通道關斷時激活下一路的觸發控制電路。該方案可以很方便的控制每一個通道的溫度顯示間隔，并且在添加測溫通道時可以以模塊的方式進行添加，相對比較方便，但成本相對高，維護也更加繁瑣。 方案二簡單實用，通過調節555定時器可以方便的控制通道間切換的時間間隔，并通過電壓表對溫度進行顯示。電路較簡單成本相對較低。但對于要額外增加測溫通道的電路實際改動可能比較復雜。 綜合比較，在使用固定

12、通道數的溫度巡回檢測系統中采用方案二比較經濟實惠，同時更方便維護3、電路設計3.1 時鐘發生電路（555多諧振蕩器）本電路擬定電壓表測量電壓足夠快，5秒時間可以使采集人員記錄到穩定的電壓度數（溫度）。對于電路，要求555多諧振蕩器每隔5s產生一個下降沿信號，即頻率為0.2Hz。根據555觸發器的相關推導公式：=令周期T = 5s，占空比q= 60%,設= 100K 解得相關參數：= 100K；= 200K；c= 14.43F電路圖如圖3-1圖3-1時鐘發生電路3.2 八進制循環發生電路八進制循環發生器是對74LS160 十進制計數芯片的一種修改方案，對其輸出信號進行判斷。循環采用同步置數，由0

13、7 進行循環，當輸出 Q=0111（7）時，則對LOAD 端置低電平，使計數器置0000（0）。同時Q1、Q2、Q3 輸出則為輸出計數對應的二進制碼。因為電路需要8 路控制信號以控制模擬開關的工作，顯然需要將二進制碼轉換為單一的控制信號。采用3 線-8 線譯碼器74LS138 進行譯碼。對其輸出信號取反后以高電平為有效控制開關電路的開通與關斷。電路圖如圖3-2圖3-2八進制循環發生電路3.3 LED 數字顯示本部分采用7448 顯示譯碼器驅動電路，LED 顯示部分采用共陰極顯示模塊，通過上拉電阻對電壓分壓并對顯示部分供電。經查詢模塊特性，得知LED 顯示模塊的工作電壓為1.66V，工作電流為1

14、0mA。上拉電阻計算=334 7448 的ABC 輸入端分別接160LED的計數輸出，D 懸空，完成對160 計數的同步顯示。電路圖如圖3-3圖3-3 LED數字顯示驅動電路3.4 溫度采集陣列溫度采集器采用TMP36 溫度傳感器，其采集區間為-40+125，符合要求通過查詢硬件手冊得知該傳感器的具體參數如下：表3-1 TMP36 溫度傳感器具體參數初始電壓輸出電壓/溫度25時輸出電壓線性工作區間TMP360.5V10mV/750mV-40+125對于要求的0100溫度采集器TMP36 的輸出電平為500mV1500mV,可以使用電壓表對電壓值進行觀察記錄，為了方便用戶進行直接觀測，并且對溫度

15、采集器相關電路進行緩沖，提高較遠距離的帶載能力，在溫度采集器的輸出端接入由運算放大器構成的電壓加減器，利用集成運算放大器輸入阻抗高和輸出阻抗低的特點，使測量端與輸出端隔離，保證輸出的穩定性。對于運算放大器的選擇我選用了LM324 系列運算放大器，其是一種價格便宜的帶有真差動輸入的四運算放大器。與單電源應用場合的標準運算放大器相比，它們有一些顯著優點。該四放大器可以工作在低到3.0 伏或者高到32 伏的電源下，靜態電流為MC1741 的靜態電流的五分之一。共模輸入范圍包括負電源，因而消除了在許多應用場合中采用外部偏置元件的重要性。根據運算放大器的相關特性構成加減法電路，其運算公式如下：令為電壓信

16、號輸出(01000mV), 為TMP36 的電壓輸入(5001500mV)，為了使顯示更加直觀將輸入端減去500mV 作為輸出，為比較電壓輸入(5V)，完成500mV 的產生。由于在應用中，沒有負電壓產生，所以集成運算放大器不需要負電壓輸入，將其負電壓引腳接地。用相關參數解方程，最終得；。電路圖如圖34：圖3-4電壓加減器電路加入溫度傳感器后形成圖如圖3-5圖3-5加入溫度傳感器的電路圖3.5 八通道模擬開關電路模擬開關采用CD4066 芯片，具體參數如下：表32 CD4066 參數特性表電源電壓VDD輸入電壓Vi儲存溫度范圍Ts開關控制端CD4066-0.518V-0.5VDD+0.5V-6

17、5+150IN按照設計參數，輸入的電壓范圍為+0.5+1.5V，所以輸入電壓采用5V 電源即可保證輸入輸出的穩定。對于要求的電路使用八輸入端并在控制信號下向同一端輸出電壓即可完成要求。對于最終的電壓表顯示，因為輸出溫度設計要求為0+100，而溫度傳感器經電壓跟隨器后的輸出電壓對應為5001500mV，所以在隨后電壓表的測量中用500mV(實際電路中可以使用9K與1K電阻進行分壓以避免添加額外的電壓源)的電壓代替地線的零電位，達到01000mV 的輸出電壓，輸出比例為10mV/。設計的電路如圖3-6圖3-6八通道電子模擬開關電路及電壓顯示部分4、性能的測試對總電路進行性能測試，因為溫度傳感器無法

18、正常模擬，使用對等的電壓源代替，根據溫度傳感器特性，以500mV 為0、1500mV 為100進行性能測試，性能測試電路圖如圖4-1圖4-1性能測試用電路圖用示波器（XSC1）對555定時器發出的時鐘波形進行檢測得圖4-2的波形：圖4-2 555定時器時鐘波形得知每隔0.15s產生一個時鐘信號輸給八進制計數器，符合設計要求。2、使用邏輯分析儀檢測74HC138經過反相器反相后的譯碼結果（10KHz脈沖輸入），得到如圖4-3的波形圖：圖4-3 74HC138經過反相器反相后的譯碼結果分析波形可知同一時間只有一個輸出端為高電平，且隨時間依次下移，可以控制模擬開關的輪流開通、關斷，符合設計要求。觀察

19、示波器得到如圖4-4 的波形：圖4-4 電壓加減電路輸入輸出波形計算876mV-376.423mV=499.577mV，符合500mV 的降壓要求。表4-1 多路溫度巡回檢測電路測試數據表LED顯示所選通道電壓源的電壓理論溫度()電壓表測量電壓實測溫度()誤差(%)01500mv1001000mv100011300mv80803mv80.30.321200mv70668mv66.80.231000mv50500mv50.10.14900mv40400mv4005800mv30301mv30.50.16700mv20200mv2007500mv030.37pv0.0030.3%5、結論、性價比通

20、過對仿真實驗模擬結果的觀察，可以得知本設計電路完全符合課程設計要求。其誤差小于0.1，經過電路排查得知其誤差產生原因為集成運算放大器產生的誤差，在忽略成本的條件下，完全可以采用差分放大器進行跟隨或者放大，通過修改CD4066芯片的規格可以使通過的電壓更大，即可以使用差分放大器進行精確放大，達到更高的精確度。本電路以使用集成數字芯片為主，模塊明晰，方便連接與修理，性價比較高。6、課設體會及合理化建議通過此次實驗，我對匯編語言的理解和使用有了一個更為深入的認識。這次實習有機地結合了理論與實踐，既考察了我們對理論知識的掌握情況，還反映出我們實際動手能力，更主要的是它激起我們創新思維，為今后的進一步學習創下良好條件，為以后的就業也打下一個根基，真可謂一舉多得。開始的時候由于沒有經驗，不知如何下手，所以就去圖書管找了一些書看，在課程設計過程中，我遇到了一些問題，在老師的幫助下，通過查詢資料和結合平時學到的知識，問題得到了解決，無疑，這是對我分析和解決問題的能力的一次有效檢驗。盡管經歷了不少的艱辛，但給我積累了一點設計的經驗，最后也有點小小的成就感。后面的路還很長，我還要努力！ 希望今后能夠