數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計報告

1、數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計報告數(shù)字溫度計的設(shè)計 專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù) 班級：2015級 2 班 姓名：鞏光眾 學(xué)號： 201501100206_ 指導(dǎo)老師：張瑞 電子通信與物理學(xué)院日期：2016年 12 月 23 日目錄設(shè)計目的.3設(shè)計要求.4總體方案.4電路設(shè)計及原理.5各單元電路剖析.5仿真調(diào)試.7設(shè)計中遇到的困難9結(jié)論.9附錄.10實踐目的數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計是繼“數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”理論課之后開出的實踐環(huán)節(jié)，是鍛煉學(xué)生動手能力，鞏固所學(xué)理論知識的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計的目的是通過指導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)獨(dú)立完成數(shù)字電路的設(shè)計任務(wù)，加深學(xué)生對理論知識的理解，提高學(xué)生的動手能力，獨(dú)

2、立分析問題、解決問題的能力。訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用學(xué)過的數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)的基本知識，獨(dú)立設(shè)計比較復(fù)雜的數(shù)字電路系統(tǒng)的能力。數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計是通過數(shù)字電子技術(shù)課程的各教學(xué)環(huán)節(jié)（課堂教學(xué)和實驗）學(xué)習(xí)之后進(jìn)行的，應(yīng)選取綜合性和實用性較強(qiáng)的課題，內(nèi)容的復(fù)雜程度和工作量應(yīng)適中，應(yīng)使學(xué)生達(dá)到如下要求： 1、讓學(xué)生初步掌握典型數(shù)字電路的試驗、設(shè)計方法。根據(jù)設(shè)計任務(wù)、技術(shù)指標(biāo)、對課題進(jìn)行分析；通過查閱資料、理論計算，得到設(shè)計方案；選擇元器件，搭接線路，實現(xiàn)方案；畫出電路原理圖，進(jìn)行仿真，分析實驗結(jié)果，寫出設(shè)計總結(jié)報告。 2、通過對典型數(shù)字電路的設(shè)計和仿真，掌握利用EDA軟件設(shè)計電路的方法。3、培養(yǎng)學(xué)生一定的自學(xué)

3、能力和獨(dú)立分析問題、解決問題的能力。 學(xué)會自己分析解決問題的方法，對設(shè)計中遇到的問題，通過獨(dú)立思考，查閱工具書，參考文獻(xiàn)，尋找答案；掌握電路調(diào)試的一般規(guī)律，對實驗中出現(xiàn)一般故障，能通過“觀察、判斷、實驗、再判斷”的基本方法去解決；能對實驗結(jié)果進(jìn)行獨(dú)立分析和評價。4、學(xué)會使用電子儀器儀表進(jìn)行邏輯電路的檢測、故障分析和排除。通過獨(dú)立思考問題、查閱工具書、參考文獻(xiàn)、尋找解決問題的途徑；掌握常用基本電路調(diào)試、測試的一般規(guī)律、測試儀器儀表的使用。 5、讓學(xué)生樹立嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍、實事求是的科學(xué)作風(fēng)。嚴(yán)格的科學(xué)訓(xùn)練和工程設(shè)計實踐，使學(xué)生逐步樹立嚴(yán)肅認(rèn)真，一絲不茍，實事求是的科學(xué)作風(fēng)，并培養(yǎng)學(xué)生在實際工作

4、中具有一定的生產(chǎn)觀念，經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)和全局觀點(diǎn)。設(shè)計要求1.要求（1）查閱資料選擇溫度傳感器。（2）設(shè)計溫度測量電路（確定溫度與電壓之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系）。（3）設(shè)計溫度顯示電路（顯示的數(shù)字應(yīng)反映被測量的溫度）。（4）畫出數(shù)字溫度計電路圖，讀數(shù)范圍0100，讀數(shù)穩(wěn)定。2.器材（1）溫度傳感器AD590等。（2）運(yùn)算放大器A741 1片。（3）模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809 1片。（4）譯碼器：（自選）需將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成BCD碼。（5）BCD碼的七段碼顯示器74LS48 3片。（6）數(shù)碼管（共陰性）3只。（7）電阻、電容若干。（8）555定時器1片。（9）面包板2塊。總體方案1.數(shù)字溫度計的原理圖2.總體方案數(shù)字

5、溫度計設(shè)計的總體思路是將溫度通過溫度傳感器轉(zhuǎn)化為模擬信號，通過放大電路對信號進(jìn)行放大，之后通過A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過譯碼器將轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制編碼轉(zhuǎn)換為8421BCD碼，然后通過七段譯碼器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)字的二進(jìn)制編碼(如果用四輸入的共陰極數(shù)碼管可省去此步)最后通過三個七位共陰極數(shù)碼管將溫度顯示出來。本方案采用AD590單片集成兩段式敢問電流源溫度傳感器對溫度進(jìn)行采集，采集的電壓經(jīng)過放大電路將信號放大，然后經(jīng)過8位A/D轉(zhuǎn)換器AD0809轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號. 電路設(shè)計及原理1. 電路圖2. 程序流程圖各單元電路剖析1. 溫度采集電路AD590是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流

6、源。AD590測溫范圍為55150，滿足人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)和生活中的溫度范圍。AD590電源電壓可在4V6V范圍變化，可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會被損壞。AD590產(chǎn)生的電流與絕對溫度成正比，它有非常好的線性輸出性能，溫度每增加1，其電流增加1A。 在測量溫度時，AD590往往要接到需要電壓輸入的系統(tǒng)中，圖5.2是用兩個AD590和一個運(yùn)算放大器進(jìn)行溫度測量的基本電路，其輸出電壓VO=（T1-T2）50mv/，若T2=0，則為待測溫度，當(dāng)T1=T2時，由于AD590之間的失配或者有小的溫度差，用電阻R1和R2能夠調(diào)掉偏置。2. 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路AD590測溫電路輸

7、出的電壓信號為模擬信號，要進(jìn)行數(shù)碼顯示，還需將此信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。為此我們通過A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809將輸入的模擬值轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，經(jīng)AT89C51單片機(jī)處理后輸出到P1以控制溫度顯示電路。ADC0804是用CMOS集成工藝制成的逐次比較型摸數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，分辨率8位，轉(zhuǎn)換時間100s，輸入電壓范圍為05V，增加某些外部電路后，輸入模擬電壓可為5V。該芯片內(nèi)有輸出數(shù)據(jù)鎖存器，當(dāng)與計算機(jī)連接時，轉(zhuǎn)換電路的輸出可以直接連接在CPU數(shù)據(jù)總線上，無須附加邏輯接口電路。具體硬件連接圖如圖2所示。AD590溫度采集及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路3. 七段譯碼顯示電路由發(fā)光二極管組成的七段碼LED顯示器是單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品中最常

8、用的廉價輸出設(shè)備，用于顯示各種數(shù)字和字符。該數(shù)字溫度計的溫度顯示由4位七段碼LED顯示器組成，單片機(jī)以并行通信方式從P1.0P1.7口輸出段碼和控制信號，通過7447 TTL BCD譯碼器譯碼，用4個共陰極LED動態(tài)顯示溫度的各個數(shù)位。仿真調(diào)試1. AD590的仿真由于在multisim中無法找到AD590此類感溫元件，故我才用電壓源與電阻的組合電路替代AD590，如圖所示，溫度每升高一度，AD590輸出電流增大1Ua，對應(yīng)輸出電壓增大1mv，圖中輸出電壓范圍為273mv-373mv分別對應(yīng)1c-100c。2. 測溫電路3.實物圖由于在multisim中找不到單片機(jī)和ADC0809等器件，所以

9、采用實物圖替代。設(shè)計中遇到的困難1. 部分原器件在multisim中找不到,如AD590,ACD0809等.2. 設(shè)計譯碼及顯示電路時找不到合適的器件將A/D轉(zhuǎn)換后的八位二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換為8421BCD碼.3. 部分電路連接出錯.結(jié)論 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)是學(xué)習(xí)電子類專業(yè)同學(xué)必學(xué)的基礎(chǔ)，越來越普遍的被用于電子電路設(shè)計中。進(jìn)行數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計對鞏固所學(xué)知識，及以后進(jìn)行電路設(shè)計工作都有著重要的意義。此次我選擇了數(shù)字溫度計這個課題，并進(jìn)行了相關(guān)設(shè)計。通過廣泛查閱資料，我完成了設(shè)計工作。本次設(shè)計我引入了單片機(jī)的部分知識設(shè)計整個電路，取得了不錯的效果。但因multisim元件庫不完全等原因無法將電路圖清晰的

10、表示出來，也無法完成仿真，這是一個缺憾。從本次設(shè)計實踐中我學(xué)到了很多知識，也受到了很多啟發(fā)，對以后我的學(xué)習(xí)與工作一定有很大的意義。附錄1. AD590溫度傳感器AD590是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。AD590測溫范圍為55150，滿足人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)和生活中的溫度范圍。AD590電源電壓可在4V6V范圍變化，可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會被損壞。AD590產(chǎn)生的電流與絕對溫度成正比，它有非常好的線性輸出性能，溫度每增加1，其電流增加1A。 AD590溫度與電流的關(guān)系如下表所示： 2. UA741運(yùn)算放大器的資料uA741M，uA741I，uA741C

11、（單運(yùn)放）是高增益運(yùn)算放大器，用于軍事，工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用.這類單片硅集成電路器件提供輸出短路保護(hù)和閉鎖自由運(yùn)作。 這些類型還具有廣泛的共同模式，差模信號范圍和低失調(diào)電壓調(diào)零能力與使用適當(dāng)?shù)碾娢弧?. ADC0809 A/D轉(zhuǎn)換器資料ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。 由下圖可知，ADC0809由一個8路模擬開關(guān)、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。4. AT89C51單片機(jī)Atmel公司的生產(chǎn)的AT89C51單片機(jī)是一種低功耗/低電壓、高性能的8位單片機(jī)，內(nèi)部除CPU外，還包括128字節(jié)RAM，4個8位并行I/O口，5個中斷優(yōu)先級，2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器，片內(nèi)集成4K字節(jié)可改變程序Flash存儲器，具有低功耗，速度快，程序擦寫方便等優(yōu)點(diǎn)，完全滿足本系統(tǒng)設(shè)計需要。單片機(jī)P0口作為ADC0804轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的輸入端，P2.0接ADC0804的INTR端檢測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束。P1.0P1.3的輸出信號接