电子比赛测验考试.docVIP

2010年重庆市第三届中等职业学校电子技能竞赛考题（学生组） 考题名称：数字温度计 完成时间：4小时 目录 一、电路说明部分 1.1电路原理简介 1.2电路主要元器件介绍 1.3装配及调试说明 二、考题答卷部分 2.1电子产品装配 30分 2.2参数测试 25分 2.3电子产品功能测试 30分 三、电路设计软件Portel DXP 2004应用部分 15分 备注：请参赛选手仔细审题后，再开始组装。 考 号： 工 位 号： 一、电路说明部分 1、1 原理简介 1、产品功能 环境温度与我们生活息息相关，温度高了会感觉热，温度低了会感觉冷，那么我们怎样知道环境中的温度究竟是多少摄氏度呢？这里给大家介绍一个数字测温电路，电路通电后LED显示实时温度测量值，温度计的温度测量范围为0~99.9℃。该电路不仅可以显示实时测量温度值，还可以通过按键选择温度计的报警值，当温度高于某个设定温度时（40℃/5 2、电路组成及原理分析 数字温度计主要由：温度检测电路、信号放大电路、V/F变换电路、频率测量电路、超温告警电路和电源电路所组成，电路组成方框见图1，电路原理图见图2，PCB板图见图3,4 图1 温度检测电路：温度检测电路主要由并联式稳压器、电桥和差分放大器组成，由U4构成的并联式稳压电源，为电桥提供高精度4.096V的电压，电桥由R30/R31/R44和PT100组成，RP4用于电路调试，在电路调试过程中通过调节RP4来模拟PT100的温度变化，方便电路调试，电桥输出的差分电压V=4.096*(RPT100/(R30+ RPT100)-R44/(R31+R44))，该信号通过R10和R11送入由U7B组成的差分放大器进行前级放大。 信号放大电路：由U7A、PR6、R12、R13和R45组成的同相比例运算放大器，主要有2个作用，其一是用于将上一级的信号进行同相放大，其二是调整因元件参数偏差引起的测量误差。调节RP6可改变其放大倍数，RP6也可称为量程电位器，数字温度计设计最大测量温度为99.9℃，根据表1可查出当温度为100℃时，PT100的内阻为138.51欧姆，根据电桥失衡后的输出电压计数公式可知，当环境温度为100℃时，差分输出电压为70mV，为了显示和控制方便这里我将信号调理为标准的10mV/℃。调节RP6可改变放大器的放大倍数，当测量温度为100℃时，我们通过调整RP6使TP-A点的电压为1.000V，由于PT100铂热电阻是线性的，当测量温度为 V/F变换电路：V/F变换电路主要由U1和其少量外围器件组成的电压频率转换电路。这里V/F变换器的作用是把TP-A点的电压输出为对应的频率值，在显示计数这块，计数器最大计数量为999，TP-A点的温度信号为10mV/℃，满量程为99.9℃即999mV，电压每增加1mV,单位时间内计数器的值要增加1。V/F变换器的输出频率fo=((R6+RP2)/2.09*R2*R5*C13RP2)*Vin ,RP2 计数译码显示电路：V/F完成了A/D的转换，接下来就需要计数器的配合了，即在规定时间内对V/F转换器的输出脉冲进行计数，计数值表示了V/F转换器所输入的模拟电压大小。计数器选用CD4553,它是三位十进制（BCD码输出）计数器，译码器选用CD4511，它设有锁存器、七段显示译码器和输出驱动电路，显示选用3只七段LED数码管。 门控电路：采用V/F转换器进行A/D转换，就应该对V/F转换器输出的频率在固定时间内进行计数，这里我们设置的固定时间是0.25秒。也就是说在0.25秒内CD4553计数器收到的脉冲个数，为了配合CD4553计数，固定时间计时由CD4060组成的计时电路来完成，CD4060它是一个14位的二进制计数器/分配器/振荡器，电路振荡部分采用32.768kHz的晶振作为信号发生，然后再经过14级分频后，得到一个2Hz占空比相等的脉冲信号。频率为2Hz周期为0.5秒，即高电平0.25秒低电平0.25秒。CD4553的DIS为计数允许控制端，高电平禁止计数，低电平允许计数；LE为锁存控制端，高电平时寄存器内容保持不变，低电平时计数值送入寄存器；MR为计数器复位端，高电平复位，复位仅对计数值进行复位，对寄存器值没有影响。根据这个控制逻辑我们将门控信号直接送入LE，然后经过倒相后送入DIS端，在LE端接入RC电路对计数器定时清零。当门控信号为高电平时，计数器允许计数，当门控电路变化为低电平时，计数器禁止计数，同时LE为低电平，计数值锁存到寄存器中；当门控信号再次由低电平转换为高电平时，门