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1、课程设计说明书（论文）课程名称： 数字电子技术基础 设计题目： 空调机温度控制器 院 系： 实验学院 班 级： 设 计 者： 学 号： 指导教师： 设计时间： 2007-11-30 课程设计任务书 姓 名： 院 （系）：实验学院电子工程系 专 业：电子信息工程 班 号： 任务起至日期： 2007年1 1月01日至 2007年 12 月 05日 课程设计题目： 空调机温度控制器 已知技术参数和设计要求：技术参数： 此次主要用到的器件有：AD590、cc4066、cd4017、LM324各一，5.1V和3V稳压管各一，以及各种阻值的电阻等。其主要参数如下： 1、AD590是单片集成的温度电流源传感
2、器，其测温范围55+150，测温精度0.5，整个量程范围内的非线性误差小于0.3。在电压为430的宽电压范围内，电流与温度成线性关系，温度每增加，电流随之增加uA。 2、cc4066是四双向开关，主要用作模拟或数字信号的多路传输。推荐工作条件：电源电压范围：3V15V 输入电压范围：0VVDD 工作温度范围：M类 55125 E 类 .4085 3、cd4017是5位Johnson 计数器，具有10个译码输出端，CP、CR、INH 输入端。推荐工作条件：电源电压范围：3V-15V 输入电压范围：0V-VDD工作温度范围 M 类：55-125 E 类：40-85 4、LM324是四运算放大器，它
3、的内部包含了四组完全独立的运算放大器。设计要求：1 具有温度采集功能，实时采集室内环境温度，要求误差在1之内。2 温度设定通过按键完成，比如，按一下键为设定成21，按两下键为设定成21，依此类推，并且能将设定的温度显示出来。3 根据设定温度和采集到的温度判断压缩机的运行状态，可以用开关量来表示。 电路图：测温电路：控温电路：+5V+5V+15VU2cc40668311194102131256U54017CLK14ENA13RST15Q03Q12Q24Q37Q410Q51Q65Q76Q89Q911CO12U1ALF353+-32184R251012R330012R830012R1130012R1
4、630012R1830012R6100K12Q5Q4Q3Q2R1512R1312R1212R912R730012LD412LD212LD112Q1NPNK1LP1V1LD312D13V 工作量：1 确立设计方案 明确设计目标，根据已学知识判断所需电路及器件。主要由两部分构成：温度设定和温度采集。2 阅读有关文献 参考数字电子技术课本，以及相关元件的技术参数和使用说明，总结所需知识及相关元器件的信息。3 详细设计电路，并计算相应的参数 对于本电路中涉及温度测量部分，需设定相关电阻等参数，进而达到题目要求的参数。4 研究并改进已知电路 进一步完善所设计的电路，并提出改进方案。5 连接设计电路以及调
5、试 按照所设计电路图，在面包板上连接电路。连接后，按照要求及设计目标，逐步调适电路。温度采集比较器 阈值控制设定温度输入设定温度显示执行单元具体设计过程：该控制器的总体框架如图1所示，该电路的核心应为一比较器，且该比较器的阈值电压应受到设定温度输入的控制，可以采用多路模拟开关和电阻分压网络来改变阈值电压。采集到的温度与阈值电压比较后，根据相应的比较结果，控制执行单元，进而达到温度控制的目的。为了便于观察所设定的温度，我们设计了设定温度显示部分。 图1 总体框架一、温度采集设计温度采集是空调中对室温进行测定的部分，通过测定当时温度，才能与使用者输入的待调温度进行比较，进而通过执行单元进行调整。所
6、采用的温度敏感元件是AD590，AD590是单片集成的温度电流源传感器，其测温范围55+150，测温精度0.5，整个量程范围内的非线性误差小于0.3。在电压为430的宽电压范围内，电流与温度成线性关系，温度每增加，电流随之增加uA。管脚图如图2所示。 图2 AD590管脚图 待添加的隐藏文字内容3为用AD590实现温度的测量，设计电路时要考虑以下问题： （1）将AD590输出电流信号转化为电压信号，为此应与AD590：串接一电阻，比如接一10k的电阻，则在0时电阻上的压降为2.73V，温度每增加1，电阻上压降增加10mV。 （2）为使温度为0时输出电压为0V，应加入以偏移量，来抵消此时AD59
7、0的输出。 （3）合理设计整个电路的增益，满足温度电压转换当量的要求。经过计算选定主要参数如下： Rf1=10k， R1=2k,R2=15k，Rw=5k，R4=3 k，Rf2=27 k；所选运放为LM324，管脚图如右图3所示：测温电路需要两个运算放大器，LM324的四组引脚可足够使用，另外还可提供比较器所需运放。 图3 LM324管脚图 二、温度设定设计温度设定电路选用的芯片有多路模拟开关CC4066和CC4017，通过这两个芯片，能够实现温度设定功能，即通过按键（输入脉冲）来改变CC4017的各输出端电平，而CC4017的四个输出分别连接CC4066的四个控制端，如果某一个控制端接收了高电
8、平，那么相应的开关打开，即相应的输入端电压传送到输出端，而该电压所代表的就是所设置的对应温度。再将该电压于测温电路的输出电压比较后输入比较器，就能控制后续电路（执行单元）的运行来调整温度。为了便于观察CC4066的控制端的状态，也就是所设定的温度，需要一个显示电路。选用了发光二极管，接在每个控制端，当某一控制端为高电平时，所连接的发光二极管放光。这样也能便于调试电路。电路选用3V稳压管，将电压钳在3V，5个300电阻分压后，各个节点电压分别连接CC4066的输入端，为了使设定温度由低到高依次变化，连接要有顺序。5个电阻之间的4个节点，按照电压由低到高，分别连接1、11、3和8管脚。CC4017
9、与CC4066的管脚图参见图4和图5所示。选用了CC4017的Q6、Q7、Q8和Q9输出端作为控制信号，由CC4017的功能可知，每个时钟脉冲到来，只有一个输出端输出高电平，而且是从Q0到Q9依次输出高电平的。为了保证CC4066选出的电压一次变化，把Q6到Q9分别连接CC4066的13、12、5和6引脚，这样，通过控制相应的控制端，就能按照从低到高度顺序依次选出电压信号了。在连接电路时，CC4017的8、13、15引脚需要接地才能正常工作。在调试时，时钟端14可以接固定频率时钟脉冲，该脉冲由信号发生器提供，频率设为1Hz左右，以便于人眼能观察到设定温度的变化。显示部分的实现要使用三极管。从C
10、C4017的四个输出端分别通过一个电阻连接到三极管的基极，4个三极管的集电极接在同一节点后通过一个限流电阻接+5V的直流电源，4个发射级分别与一个发光二极管相连。当Q6到Q9有一个为高电平时，相应的三极管导通，而其他的截止，导通的三极管发射极有电流流过，发光二极管发光。 图4 CC4017管脚图我们所设计的电路只有四个可设定温度，所以使用一个CC4066即可，若要设定更多的温度，各以在使用一个相同的芯片，同时把四个控制端分别接CC4017的其他输出端，分压电阻和发光二极管的数目也相应改变。灵活调整，我们可以根据实际需要设定任意个温度。图5 CC4066管脚图和逻辑图三、温度测量与温度设定的连接
11、将采集的温度与设定的温度所表现出的电压信号送入运放的反向输入端和同向输入端，此时的运算放大器作为比较器使用。通过放大器的放大，输出的电压信号表现出高低点平，因而调试时在输出端接一个如同前面的连接方法的发光二极管，当设定的温度高于采集到的温度时，二极管被接到高电平，能够放光；当设定的温度低于采集到的温度时，二极管被接到低电平，不能放光。四、调试首先，断开CC4066与CC4017之间的四根连线，单独调试CC4017的输出。当加入1Hz的时钟脉后，三极管应该陆续交替发光，如图应该是按照LD4、LD3、LD2和LD1的顺序循环发光。调试时若出现与预设不同的结果，需要用电压表测量各点电压，进而判断出相
12、应的故障，逐步排查，直到达到预期功能。在调试此模块时，由于面包板接触不良，初期无法达到实验结果，后将电路在面包班上其他位置重新连接后得到实验结论。，其次，调试CC4066输出。仍然保持CC4066与CC4017的断开状态，同时CC4066的输出端与后继电路断开，并用电杆压表监视电压。分别在CC4066的13、12、5和6依次给高电平，观察电压表电压，是否分别是0.6V，1.2V，1.8V和2.4V，若是，则连接无误。若不是，则须按照实际输出情况，检查电路，直至正确为止。再次，正确连接CC4066与CC4017两芯片，整体进行调试。再次，调试温度测量部分。通过调节Rw阻值，使室温与输出电压相匹配
13、。作为原理性试验，为了观察到设定温度过程中经过比较器后的输出电平的高低变化，应使测温电路输出端电压最好选在1.0V到2.0V。最后，连接整个电路，整体进行调试。五、电路的改进a) 温度采集准确度高。 b) 控制器具有施密特特性，抗扰动。六、学习心得本次课程设计是一次理论与实践相结合的锻炼，题目与现今生活密切相关，即富含知识性又富含趣味性，制作过程是一个对平时所学知识的综合运用，使我对平时所学有了一个更深层次的理解。同时此次课程设计也使我掌握了各元器件的使用，例如芯片，面包板的调试，同时遇到困难时迎难而上也培养了我的耐心，使我对今后的学习生活更有信心。参考文献1阎石主编数字电子技术（第四版）2王立欣、杨春玲主编电子技术实验与课程设计（修订版）工作计划安排：2007-11-012007-11-29：阅读有关文献，设计目标电路，了解面包板用法2007-11-29：制作实际电路，在面包板上插接元器件并用导线进行连接2007-11-30：进行电路调试，更正错误连接以及改进电路 同组设计者及分工： 同组设计者： 分工： 连接温度设定电路，并且共同完成设计电路、组合电路、调试电路工作 连接温度测量电路，并且共同完成设计电路、组合电路、调试电路工作 指导教师签字_ 年 月 日 教研室主任意见： 教研室主任签字_ 年 月 日*注：此任务书由课程设计指导教师填写
