多路数据巡回检测与显示电路

1、多路数据巡回检测与显示电路专业班级：电 子 1035班 姓名： 朱 佩 佩 时 间：1月1日 -1月12日指导教师： 季仁东 2007 年 1 月 10日 课题：多路数据巡回检测与显示电路一、 设计目的1、熟练并掌握各个芯片的引脚的用法和功能。2、进一步了解元器件的用途和用法3、学会设计多路数据巡回检测、显示和报警电路。4、掌握模拟、数字、A/D、D/A等电路的综合应用技巧。5、熟悉并掌握相关集成器件的性能参数及应用。二、基本要求 每个学生都应该明确设计任务和要求，并拟订设计计划，注意掌握进度，按时完成设计分段进行，每一阶段的设计都要认真检查，没有原则错误时才能继续进行下一段设计，一保证设计质

2、量，循序完成设计任务。设计过程中要独立思考，深入钻研，主动地，创造性地进行设计，反对照抄或依赖老师。要求设计态度严肃认真，有错必改，只有这样才能保证课程设计达到基本要求，在设计思想，设计方法和设计技能等方面得到良好的发展。三、设计任务 自动化工业生产或大型设备经常需要对生产过程或运行状态的各种工作参数（如压力、温度、流量、电压、电流等）实时的进行巡回检测、监视并报警，以确保系统的稳定可靠性。 本设计的任务是设计并调试多路数据巡回检测、显示与报警电路，其原理框图如下图所示。图中3路模拟信号分别为温度（T）、直流电压（VDC）与交流正弦电压（UAC）.各路模拟参数的控制要求如下:1. 正常工作温度

3、：测试正常工作温度，T=27±3°C，当T>30°C时，报警（发光显示）；当T<24°C时，报警2. 正常直流电压：VDC=（1.53.5）V，当VDC<1.5V时，报警（可发光显示）。3. 交流正弦电压：VAC=（12）V，=1KHZ，观测D/A转换后的电压波形。3. 采样数据的巡回显示。四、总体方案(一) 原理框图 电路分为温度测量与显示，温度传感比较报警，电压比较报警，多路数据检测，A/D转换、译码显示等几部分组成。如图1-1图1-1 多路数据巡回检测电路框图(二)各组成电路的分析及各器件的简介（1）温度传感器 (a)温度传感器实

4、质上是一种半导体集成电路，它是利用晶体管的b-e结压降的不饱和值VBE与热力学温度T和通过发射集成温极电流I的关系实现对温度的检测 集成温度传感器具有线性好、精度适中、灵敏度高、体积小、使用方便等优点，得到广泛应用。集成温度传感器的输出形式分为电压输出和电流输出两种。 (b)集成电路温度传感器AD590电路简介 AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。AD590的主要电器参数为：工作电压范围：+4+30V测温范围：-50+150温度系数： 1A/K 25电流输出（298.20K） 298.2A 输出阻抗： 10M精度高 AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高，

5、在-55+150范围内，非线性误差为±0.3。(c) AD590测温电路图,如图1-2图1-2测温电路图经过传感器转换后的电信号与某一给定值（基准电压VR）比较时，将产生一个开关信号，此信号送到执行结构即可报警。（2）比较报警电路 如图1-3所示图1-3比较报警电路经过传感器转换后的电信号与某一给定值（基准电压VR）比较时，将产生一个开关信号，此信号送到执行机构即可报警（或发光显示）。基本的热电、光电转换电路为桥式电路，与比较器相连，构成热动（光动）开关，如图1-3所示。经过传感器转换后的电信号与某一给定值（基准电压VR）比较时，将产生一个开关信号，此信号送到执行机构即可报警（或发光

6、显示）。基本的热电、光电转换电路为桥式电路，与比较器相连，构成热动（光动）开关，如图1-3所示。比较器基准电压根据需要可任意调节。当输入信号大于V1或小于V2基准电压，发光二极管工作，表示电路工作在不正常的状态。这里将V1、V2设为基准电压。比较器输出也可接报警电路，当输入信号超出规定的工作范围，。（3）模拟开关在本电路中使用的为八选一模拟开关（CD4051）CD4051是常用的八选一模拟开关，具有双向传输性能。CD4051的逻辑与引脚、功能如图1-4所示： 图1-4 CD4051引脚图（4）采样保持电路（a）采样保持器的作用是：在采样时，其输出能够跟随输入变化；而在保持状态时，能使输出值不变

7、。其输入输出特性如图1-5所示。图1-5(b) 采样保持器的工作原理 最简单的采样保持器是由开关和电容组成如图1-6所示(c)常用的采样保持器随着大规模集成电路的发展，已生产出各种各样的采样保持器。如用于一般的有AD582、AD583、LF398等；用于高速的有THS-0025、THS-0060、THC-0030、THC-1500等；用于高分辨率的有SHA1144、ADC1130等。(d)LF398的简介当8端逻辑控制为高电平时，输出处于跟随状态，有UO=UI；当8端为低电平时，处于保持状态。保持电容CH一般选用0.010.1F的优质电容。图1-6 采样保持器的引脚（5）模数转换电路(a)A/

8、D转换器是将模拟信号转换成数字信号的器件或设备，是模拟系统和数字系统与计算机的接口。 (b) A/D转换器的性能指标：转换精度、转换时间、分辨率、电源灵敏度 (c)A/D转的方换法有：积分式、逐次比较式、并行比较式和二进制胁迫式、量化反馈式等。在该电路中使用的是3-1/2位双积分式A/D转换器MC14433。 (d)MC14433是采用双积分原理来进行A/D转换作用的，转换电路用CMOS大规模集成电路技术设计，具有功耗低、精度高、功能完整、使用简单等优点。(e)MC14433芯片的特性如下：转换精度：读数的±0.05%±1字电压量程：1.999V和199.9mV两档。量程的

9、扩展通过外加控制电路实现。转换速率：410Hz,相应时钟频率变化范围为50150kHz。输入阻抗：大于100M。工作电压范围：±4.5±8V或916V.外型封装：24引脚双列直插式。片内具有自动极性转换和自动调零功能。有过量程和欠量程标志信号输出，配上控制电路可以完成自动量程切换。片内提供时钟脉冲发生电路，使用时只需外接一电阻，也可以使用外部输入时钟。时钟频率范围为50150kHz。外接单一正电压基准，基准电压值和量程有关。当量称为1.999V时，基准电压为2V;当量程为199.9mV时，基准电压为200mV。转换结果输出形式为经过多路条值得BCD码，并有多路调制选通脉冲输

10、出，通过外接译码电路可实现LED动态扫描显示或LCD显示。 (f) MC14433的引脚如图1-7所示 图1-7 (g)MC14433的引脚功能：1端：VAG，模拟地，为高阻抗输入端，作为输入被测电压Vx和基准电压VR的地。2端：VR，基准电压，为外接基准电压输入端，若此端加一个大于5个时钟周期的负脉冲（VEE电平）；则系统复位到转换周期的起点。3端：Vx，输入被测电压，为被测电压输入端。4端：R1，外接积分电阻端。5端：R1/C1,外接积分元件端。6端：C1，外接积分元件端，积分波形输出端。7端：C01，外接失调补偿电容端。8端：C02，外接失调补偿电容端。9端：DU，实时输出控制端，主要控

11、制转换结果的输出，若在双积分放电周期开始前DU端输入一正脉冲，则该转换周期所得到的转换结果将被送入输出锁存器经多路开关输出，否则输出端就继续输出锁存器原来的转换结果。在使用中，若该端和14端（EOC）输出连接，则每一转换周期的结果都将被输出。10、11端：CLKI、CLKO，时钟信号输入、输出端。12端：VEE，负电源端。VEE是整个电路的电源负端，主要作为内部模拟部分的电源，所有输出驱动电路的电流不流过该端，而是流向VSS端。13端：VSS，数字地。14端：EOC，转换周期结束标志输出。每个A/D转换周期结束时，EOC 端输出一正脉冲，宽度为时钟信号周期的1/2。15端：OR,溢出标志输出。

12、当|Vx|>VR时，OR时输出低电平，平时OR位高电平。16、17、18、19端：DS4、DS3 、DS2 、DS1，多路调制选通脉冲信号输出的个位、十位、百位、千位。20、21、22、23端：Q0 、Q1 、Q2 、Q3，A/D转换结果输出信号（BCD码），Q0为MSB位。24端：VDD ,正电源端。 (h)MC14433转换的结果采用BCD码动态扫描输出，它的千位、百位、十位、个位4个数位分别与DS4、DS3 、DS2 、DS1输出高电平是相对应。输出数据除了在选通信号DS4、DS3 、DS2 对应位上，Q0 、Q1 、Q2 、Q3输出BCD码之外，还在选通信号DS1对应位上输出了“

13、千”位数和别的信号（欠，过量程标志，正，负极性标志等）。 (6)数模转换电路 (a) D/A转换器有并行和串行两种，在工业控制中，主要使用并行D/A转换器。D/A转换器的原理可以归纳为“按权展开，然后相加”。D/A转换器内部必须有一个解码网络，以实现按权值分别进行D/A转换。 解码网络通常有两种：二进制加权电阻网络和T型电阻网络。 (b)D/A转换器的性能指标如下：分辨率、转换精度、偏移量误差、建立时间（7）典型的D/A转换器芯片DAC0832 1. 引脚功能DAC0832芯片为20引脚，双列直插式封装。其引脚排列如图1-8所示。（1）数字量输入线D7D0（8条） （2）控制线（5条） （3）

14、输出线（3条） （4）电源线（4条）图1-82. DAC0832的技术指标 （1）分辨率8位（2）电流建立时间1µS（3）线性度（在整个温度范围内）8、9或10位（4）增益温度系数00002 FS/（5）低功耗20mW（6）单一电源+5 +15V (8)控制电路的设计CD4017是十进制计数器/时序译码器，内部有一个十进制计数器和一个时序译码器，图1-9是其引脚图，CP为时脉冲输钟入，上升沿计数，为允许计数，低电平有效，计数时Q0Q9的十个输出端依次为高电平，RD为异步清零端，RD=1时Q0=1。计数器的输出Q0Q4=1时进位Co=1，Q5Q9=1时Co=0。图1-9工作原理：普通计

15、数器作为分频时，从计数器输出引脚可以得到CP的2、4、8分频的信号，用N进制计数器可以得到N分频信号。依此原理用CD4017可以方便得到210分频信号，将CD4017输出端Q2Q9分别与复位端相连，可以构成29的分频。当高电平移到Q3时，计数器复位，重新计数，3分频信号可以从Q0Q2中一个输出，不接反馈复位则可以得到10分频。(9)运算放大器LM324图1-10 LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。图1-10由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。下面介绍其应用实例。五、电路原理图六、课程设计总结通过本次课程设计，我不仅掌握了学过的基本知识，还培养了我的独立思考能力和动手能力，能综合运用所学知识，解决实际的问题。在此过程中，我还加强了查阅图书资料和各种工具书的能力以及学会了工程绘图的方法。但我在学习的