家電接口技術(shù)課程設(shè)計書

1、山西廣播電視大學(xué)機(jī)電接口技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目 ：多路數(shù)據(jù)巡回檢測與顯示電路設(shè)計分校：中條山專業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及自動化（專升本）學(xué)生姓名 :許晨學(xué)號:起迄日期 :指導(dǎo)教師 :多路數(shù)據(jù)巡回監(jiān)測與顯示電路機(jī)電接口技術(shù) 課程設(shè)計任務(wù)書1課程設(shè)計的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：一設(shè)計目的1了解系統(tǒng)的組成和工作原理。2掌握各單元電路的設(shè)計和調(diào)整方法。3提高綜合運(yùn)用電路的能力。二、設(shè)計任務(wù)和要求設(shè)計并調(diào)試多路數(shù)據(jù)巡回檢測、顯示與報警電路，其原理框圖如下圖所示。圖中， 3 路模擬信號分別為溫度（ t ）、直流電壓（ VDC ）與交流正弦電壓（ vAC ）。各路模擬參數(shù)的控制要求如下：

2、1正常工作溫度： t 273，當(dāng) t >30時，報警（發(fā)光顯示）；當(dāng) t <24時，報警（發(fā)光顯示） ；2正常直流電壓： V（1.53.5） ，當(dāng)V時，報警（發(fā)DCVDC <1.5V光顯示）。3交流正弦電壓： vAC （ 12）Vf =1kHz ，觀察 D/A 轉(zhuǎn)換后的電壓波形。4 采樣數(shù)據(jù)的巡回顯 示。第1頁共17頁多路數(shù)據(jù)巡回監(jiān)測與顯示電路三自學(xué)要求與思考題1學(xué)習(xí)比較器與 A/D、D/A 轉(zhuǎn)換的工作原理。2查閱資料，了解并熟悉設(shè)計所需各集成芯片的管腳功能及使用要求。3根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求，設(shè)計上圖所示總體原理電路。四設(shè)計報告要求1原理電路的設(shè)計，內(nèi)容包括：溫度電壓的變換， 放

3、大與比較電路； 直流電壓的欠壓比較電路；控制電路。 A/D、D/A 轉(zhuǎn)換電路等。2總體原理電路圖。3整理設(shè)計數(shù)據(jù)和記錄觀察到的波形，分析轉(zhuǎn)換誤差。4設(shè)計與調(diào)試過程中遇到的問題及解決方法。五建議使用的主要元器件LM339(或 LM324)、LF398、CC4051（或 CC4052）各 1 片AD590、ADC0804、DAC0808、74LS138、74LS74各 1 片電阻、電容、發(fā)光二極管若干。第2頁共17頁多路數(shù)據(jù)巡回監(jiān)測與顯示電路2對課程設(shè)計成果的要求包括圖表、實(shí)物等硬件要求：1、 設(shè)計說明書 1 份；2、 電路圖 1 份。3主要參考文獻(xiàn)：1 童詩白 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）高教出版

4、社2 閻石主編 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版 / 第五版） 高教出版社3 陳大欽主編 電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) 高教出版社4 金唯香、謝玉梅 電子測試技術(shù) 湖南大學(xué)出版社5 陳永甫 電子電路智能化設(shè)計實(shí)例與應(yīng)用 電子工業(yè)出版社4課程設(shè)計工作進(jìn)度計劃：序號起迄日期工作內(nèi)容1布置設(shè)計任務(wù)，借資料，領(lǐng)圖及儀器2熟悉設(shè)計要求及步驟、程序3工況分析，確定設(shè)計參數(shù)等4擬定電路系統(tǒng)，選擇控制元件5編制設(shè)計說明書，繪電路圖67主指導(dǎo)教師日期：年月日第3頁共17頁多路數(shù)據(jù)巡回監(jiān)測與顯示電路目錄1.42.43.43.143.254. .64.1.64.2.74.3.84.4.84.5.95 . . . .115.1.115.

5、2.116.147 . .168 . 17 A . . 18 B . . 19 C . . 20.第4頁共17頁多路數(shù)據(jù)巡回監(jiān)測與顯示電路1 課程設(shè)計目的多路數(shù)據(jù)巡回檢測與顯示電路，實(shí)現(xiàn)了電路自動對變阻上電壓的巡回檢測，并用發(fā)光燈進(jìn)行顯示。 此次試驗(yàn)，讓我們自行設(shè)計，不僅加強(qiáng)了對元器件的認(rèn)識，學(xué)會了怎樣運(yùn)用元器件， 更加加強(qiáng)了了自我的設(shè)計意識， 通過合作完成設(shè)計任務(wù)。最后學(xué)會使用 EWB軟件，并通過 EWB電路仿真設(shè)計軟件完成多路數(shù)據(jù)巡回監(jiān)測與顯示電路的設(shè)計及仿真調(diào)試，在微機(jī)上仿真實(shí)現(xiàn)多路數(shù)據(jù)巡回監(jiān)測與顯示的設(shè)計。2 課程設(shè)計指標(biāo)1、設(shè)計、調(diào)試、仿真多路數(shù)據(jù)巡回監(jiān)測、顯示與報警電路。2、多路（

6、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)。3、正常直流電壓： VDC=，當(dāng)VDC<，報警（發(fā)光顯示）。4、采樣數(shù)據(jù)的巡回顯示 。3 課程設(shè)計原理31 設(shè)計方案兩片 74HC160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通路輸出； 改變電壓輸入的通道的不斷改變， 完成電路的巡回提取兩變阻上的電壓， 并用發(fā)光燈顯示當(dāng)前通道。 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。正常直流電壓： VDC=，當(dāng) VDC<，監(jiān)測燈發(fā)光警告。 由于輸入電壓是模擬量， 所以使用 ADC模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換， 把模擬電壓信號轉(zhuǎn)化成 16 位 2 進(jìn)制數(shù)據(jù)輸出， 并運(yùn)用顯

7、示器， 顯示當(dāng)前電壓值。，而電壓信號則由 555A/D 轉(zhuǎn)換芯片。此外兩片由以上幾部分便構(gòu)成了完整的多路巡回監(jiān)測與顯示電路。 74HC160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。第5頁共17頁多路數(shù)據(jù)巡回監(jiān)測與顯示電路3.2設(shè)計原理圖電源多路模擬信號自動轉(zhuǎn)換控制開關(guān)報警器數(shù)模轉(zhuǎn)換顯示數(shù)據(jù)第6頁共17頁多路數(shù)據(jù)巡回監(jiān)測與顯示電路4 設(shè)計的步驟和過程4.1 電源運(yùn)用兩個變阻器，產(chǎn)生兩個通路，并通過改變電阻阻值，實(shí)現(xiàn)測試電路作用4.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換與顯示電路通過 ADC模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊，連到

8、數(shù)碼管顯示器上顯示。其中比較重要的元件ADC0809，其圖如下第7頁共17頁多路數(shù)據(jù)巡回監(jiān)測與顯示電路ADC0809芯片為 28 引腳為雙列直插式封裝，對 ADC0809主要信號引腳的功能說明如下：IN7IN 0模擬量輸入通ALE地址鎖存允許信號。對應(yīng)ALE上跳沿， A、 B、 C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。START轉(zhuǎn)換啟動信號。 START上升沿時，復(fù)位ADC0809；START下降沿時啟動芯片， 開始進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換；在 A/D 轉(zhuǎn)換期間，START應(yīng)保持 低電平。本信號有時簡寫為 ST.A、B、C地址線。 通道端口選擇線， A為低地址， C 為高地址，引腳圖中為 ADDA，ADDB和

9、ADDC。其地址狀態(tài)與通道對應(yīng)關(guān)系見表 9-1 。CLK時鐘信號。 ADC0809的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號由外界提供，因此有時鐘信號引腳。通常使用頻率為 500KHz的時鐘信號EOC轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。 EOC=0,正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換； EOC=1,轉(zhuǎn)換結(jié)束。使用中該狀態(tài)信號即可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，又可作為中斷請求信號使用。D7D0數(shù)據(jù)輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線直接相連。 D0 為最低位， D7 為最高OE輸出允許信號。 用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻； OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。第8頁共17頁多路數(shù)據(jù)巡回監(jiān)測與顯示電路Vc

10、c +5V 電源。Vref 參考電源參考電壓用來與輸入的模擬信號進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。其典型值為 +5V(Vref (+) =+5V, Vref (-) =-5V).4.3 報警電路第9頁共17頁多路數(shù)據(jù)巡回監(jiān)測與顯示電路4.4 控制電路與巡回電路其中重要的元器件74160 計數(shù)器，如圖功能如下第10頁共17頁多路數(shù)據(jù)巡回監(jiān)測與顯示電路74160，是一個 4 位二進(jìn)制的計數(shù)器，它具有異步清除端與同步清除端不同的是，它不受時鐘脈沖控制，只要來有效電平，就立即清零，無需再等下一個計數(shù)脈沖的有效沿到來。1. 異步清零功能只要（ CR的非）有效電平到來，無論有無 CP脈沖，輸出為“ 0”。在圖

11、形符號中， CR的非的信號為 CT=0，若接成七進(jìn)制計數(shù)器，這里要特別注意，控制清零端的信號不是 N-1（6），而是 N（ 7）狀態(tài)。其實(shí)，很容易解釋，由于異步清零端信號一旦出現(xiàn)就立即生效，如剛出現(xiàn) 0111，就立即送到（ CR的非）端，使?fàn)顟B(tài)變?yōu)?0000。所以，清零信號是非常短暫的，僅是過度狀態(tài)，不能成為計數(shù)的一個狀態(tài)。清零端是低電平有效。2. 同步置數(shù)功能當(dāng)（ LD的非）為有效電平時，計數(shù)功能被禁止，在 CP脈沖上升沿作用下D0D3的數(shù)據(jù)被置入計數(shù)器并呈現(xiàn)在 Q0 Q3端。若接成七進(jìn)制計數(shù)器，控制置數(shù)端的信號是 N（7）狀態(tài)，如在 D0D3置入 0000，則在 Q0Q3端呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)就是

12、0110。4.4設(shè)計步驟和過程：(1) 正確理解實(shí)習(xí)要求，找出設(shè)計要求的實(shí)習(xí)目的；(2) 正確畫出要求電路的流程圖；(3) 分析每個模塊的作用，找出核心芯片型號；(4) 查找相關(guān)芯片的接線方法，和工作原理，理解芯片的作用；(5) 按電路原理正確連接相應(yīng)的電路圖；(6) 檢測電路是否可以正確實(shí)現(xiàn)實(shí)習(xí)電路的要求，改正錯誤的電路部分。第11頁共17頁多路數(shù)據(jù)巡回監(jiān)測與顯示電路5 設(shè)計的仿真和運(yùn)行結(jié)果5.1 電路的調(diào)試打開總控制開關(guān)，使總電路處于工作狀態(tài)，（0）由于計數(shù)器的Q2,Q3連接到電磁繼電器上，所以在開始的幾秒中，兩電第12頁共17頁多路數(shù)據(jù)巡回監(jiān)測與顯示電路磁繼電器均未導(dǎo)通，左邊最上面的燈（

13、報警燈）亮（ 1） 大概幾秒之后， Q2輸出值為 1，電磁繼電器導(dǎo)通，第一路變阻上的電壓輸入 ADC及報警電路， 此時按 2 下空格鍵（轉(zhuǎn)換啟動輸入 SOC的控制開關(guān)），使此時變阻上的電壓通過 ADC顯示在數(shù)碼管顯示器上。（ 2） 再過幾秒之后， Q3 值為一， Q2 值為零，二號電磁繼電器導(dǎo)通，一號斷開，第二路變阻上的電壓輸入ADC及報警電路，此時再次按兩下空格鍵，是 2 號變阻上的電壓通過ADC顯示在數(shù)碼管顯示器上。（ 3） 幾秒之后，當(dāng) Q1與 Q3同時為 0 時，通過與非門，使清零端為1，計數(shù)器清零，回到初始狀態(tài)。（ 4） 從第（ 0）步開始往復(fù)循環(huán)5.2結(jié)果及分析（ 1）此圖正常燈亮

14、，表示電壓正常，在1.53.5 之間，一號電路燈亮，表示此時是一通路導(dǎo)通，所以為一通道電路電壓正常第13頁共17頁多路數(shù)據(jù)巡回監(jiān)測與顯示電路（ 2）此圖中報警信號燈亮， 表示電壓小于 1.5V，2 號導(dǎo)通電路燈亮，表示此時二路導(dǎo)通，所以表示 2 號導(dǎo)通電路電壓小于 1.5V，產(chǎn)生報警信號。（ 3）改變電阻后，此圖中顯示報警與正常顯示燈均不亮，表示此路中電壓大于3.5V，2 號導(dǎo)通電路燈亮，此時2 號通路導(dǎo)通，所以2 號導(dǎo)通電壓大于3.5V第14頁共17頁多路數(shù)據(jù)巡回監(jiān)測與顯示電路參考文獻(xiàn)1 童詩白 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）高教出版社2 閻石主編 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版 / 第五版） 高教出版社3 陳大欽主編 電子技