[论文]空调机温度控制器

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 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ad590的输出。 （3）合理

7、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平，那么相应的开关打开

8、，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与cc4066的管脚图

9、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cc4017的四个输出端

10、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将采集的温度与设定的温

11、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，进而判断出相应的故障，逐步排查，直

12、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。作为原理性试验，为了

13、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