温度测量和控制电路.doc

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1、《电子技术》课程设计报告题目温度测量与控制电路学院（部）电子与控制工程学院专业电子科学与技术班级32050701学生郭鹏学号3205070113指导教师（签字）前言随着数字时代的到来，人们对于温度的测量与控制的要求越来越高，用传统的水银或酒精温度计来测量温度,不仅测量时间长、读数不方便、精度不够高而且功能单一,已经不能满足人们在数字化时代的要求。于是我们提出，测温电路利用温度传感器监测外界温度的变化,通过放大器将温度传感器接收到的信号进行放大，放大到比较有利于我们测量的温度围,然后利用A/D转换器实现模拟信号到数字信号的转换,最后通过编程让FPGA实现8位二进制数与BCD码之间的转化

2、,实现温度的显示；并利用比较器来实现对放大电压信号的控制，从而实现对温度的控制；再者还加载了报警装置，使它的功能更加完善，使用更加方便。本设计是采用了温度的测量、信号放大、A/D转换、温度的显示、温度的控制、报警装置六部分来具体实现上述目的。目录摘要与设计要求………………………………………..4第一章：系统概述……………………………………..5第二章：单元电路设计与分析………………………………51)方案选择………………………………………52)设计原理与参考电路…………………………..61放大电路……………………………….62低通滤波电路………………………….73温度控制电路……………

3、…………….84报警电路……………………………….95A/D转换器……………………………..106译码电路……………………………….11第三章：系统综述、总体电路图…………………….....14第四章：结束语……………………………………….15参考文献……………………………………………….15元器件明细表………………………………………….15收获与体会，存在的问题等……………………………...16温度测量与控制电路摘要：利用传感器对于外界的温度信号进行收集，收集到的信号通过集成运算放大器进行信号放大，放大后的信号经过A/D转换器实现模拟信号与数字信号间的转换，再通过FPGA编程所实现

4、的功能将转换后的数字信号在数码管上显示出来，实现温度测量过程。放大的信号可以与所预定的温度围进行比较，如果超出预定围，则自动实现声光报警功能，实现温度控制过程。关键字：温度测量温度控制信号放大A/D转换声光报警设计要求：1.测量温度围为200C～1650C，精度0.50C；2.被测量温度与控制温度均可数字显示；3.控制温度连续可调；4.温度超过设定值时，产生声光报警。第一章系统概述传感器两端的电压信号变化不大，经过放大电路和滤波电路之后就会形成一个比较大的模拟量。这个模拟量有两个电路使用，一个是AD转换器，另一个就是控制温度电路。当被测温度超过控制温度时控制温度电路就会产生报警信号，

5、驱动报警电路达到报警要求。当然，控制电压分别要接另外两个AD转换器和译码显示电路，达到数码显示的要求。整个系统的设计思路是从A/D转换器出发的，由于A/D转换器的模拟电压输入量需要一个比较大的值，所以传感器的信号要经过放大电路，由于放大电路本身以及传感器外界的干扰因素，在放大电路之后要加一级低通滤波器。经过滤波之后的信号就是我们需要的模拟信号。这个模拟信号分别接两个输入端，一个是A/D转换器的输入端，另一个是控制温度输入端。A/D转换器的数字输出接译码显示电路。系统的硬件流程图如下图所示：第二章单元电路设计与分析1）、方案选择放大电路，低通滤波电路，报警电路以及控制电路相对比较容易实

6、现，在数据采集的过程中，采集到得八位二进制数如何转换成十二位的BCD码，实现起来有些问题，有两种方案可供选择：1采用组合逻辑电路，用74系列的加法器283先形成BCD的一位加法器，再通过级联的方式译码。2用FPGA芯片进行编程，输入为二进制数（并不一定是二进制自然码），输出为12位BCD码。经过比较，第二种方案可行，并且简单，方便易懂。第一种方案很难实现，并且某一个温度所对应的AD转换器的输出量，并不一定是这个温度对应的二进制数自然码。所以想要实现第一种方案，还要另外在AD转换器的输出端加一个八位的加法器，这样会使电路更加复杂。而第二种方案用VHDL编写程序，简单易懂，并且器件的执行

7、速度快，还略去了组合逻辑电路的复杂性。数据转换器的位数也有两种方案可供选择：1采用八位数据转换器。因为测量电路的要：量程为20到165；精确到0.5，这样算下来需要至少产生290个二进制数来表示温度，也就是说AD转换器至少要9位才可以。持这种意见的同学认为，八位AD转换器虽然少了一位，但是可以用比较器额外增加一位。2采用16位的AD转换器。采用16位AD转换器，可以省去数模混合电路的设计，这样电路就会更加简单。所以决定用16位AD转换器，但是只取9位。并且