8路巡回检测、报警系统的设计与实现-前导课2015

三、设计任务及要求 四、方案设计与论证 五、单元电路的选定及设计 六、装配与调试 七、进度安排
2015-3-21
一、课程说明
1、上课时间： 第1周周六、周日(3月7日和3月8日)和第2周周六、 周日(3月14日和3月15日)的8:00~20:30。 2、上课地点： 21B493 3、 选课要求： 按规定的时间、选题提前预约 注：4系同学只能选3月7日和3月8日；5、8系同学 只能选3月14日和3月15日。 4、实验成绩评定： 操作成绩60%，报告成绩40%
三、设计任务及要求
2、扩展要求：

利用铂热电阻 Pt100 完成 1 路温度检测，实现温度转 换为直流电压。 电压比较器：可设定上、下限电压报警值；当铂热 电阻传感器调节电路输出电压超过上、下限值时， 输出低电平。

四、方案设计与论证
1、方案一 采用带有中断控制器的单片机来实现，利用软件 定时来对八个通道逐次扫描和驱动数码管动态显示。 利用中断系统捕捉下降沿电平，当通道由高电平跳变 为低电平时，单片机捕捉到下降沿，停止扫描，同时 让数码管显示该通道和驱动蜂鸣器报警。由于本题目 有八路通道，故需要用到八路外部中断，因此需要采 用较为高端的单片机，如STM32系列。 此方案电路简单，只需要单片机最小系统和一个 数码管即可。但是编写软件的难度较大而且成本较高 ，电路板不适合自己动手焊接。
二、实验目的
1、培养学生能够综合运用电子技术知识，独立设 计综合性较强的系统级实验项目，即利用市场常 见、性价比较高的模拟电子器件（如通用型运算 放大器和三极管等）和数字电子器件（如计数器、 数据选择器、显示译码器等）设计一个多路温度 状态巡回检测系统。 2、要求学生能够独立查阅大量的中英文资料，能 够查阅电子器件手册和在网上查询电子器件有关 资料，提出设计方案、完成设计任务。
之内。
六、装配与调试
由于本系统大多采用TTL型的74系列电 路，在使用过程中需要注意，应当避免输入 信号引脚的悬空。窗口比较器使用LM324四 路运放，在性能上可能会有影响。 电路本身 电路较简单，但是焊接过程繁琐，需先考虑 好布局后再进行焊接。
七、进度安排
序号 实验内容 检查学生的设计仿真和模块测试方 法，焊接布局
四、方案设计与论证
2、方案二 基本要求部分，用八个拨码开关，模拟八路通道 工作状态，闭合拨码开关时，74LS151对应输入端输入 低电平， ~W 输出高电平，驱动数码管，蜂鸣器响， 74LS151芯片Y端口输出为低电平，计数器74LS160停 止计数，QA，QB,QC输出数据保持为出现故障的二进 制码，通过译码器得到数据在共阳数码管上显示的是 一个不变的值。利用555 震荡电路产生 0.966Hz的计数 脉冲，用于74ls160计数器计数工作，满足检测周期不 超过八秒的要求。当数据控制端处于高电平时， 74ls160开始计数，通过QA，QB，QC，QD，输出bcd 码到74ls47和74ls151的A,B.C端口。
二、实验目的
3、通过电路综合性实践训练，达到深化所学的电 子技术理论知识，掌握电子设计基本过程与方法， 掌握各类基本单元的设计方法，进而利用单元模 块实现电子系统设计，掌握电子系统的基本调试 手段及测试指标。
4、提高书写综合设计性总结报告的能力。
三、设计任务及要求
设计一个 8 路温度状态巡回检测，能够对 8 个测 试区域的温度状态是否正常进行巡回检测；当某一 测试区域的温度超过正常范围时，由巡回检测系统 发出报警并显示第几个测试区域出现故障。 1、基本要求： 利用市场常见、性价比高的数字电子器件（如十 进制计数器、数据选择器和适当门电路等）设计一 个8通道状态巡回检测系统，该系统在正常状态下输 入低电平，而高电平输入表示出现故障。 巡回检测周期不超过8秒。 当某一个通道出现故障时，停止检测，并且发出 报警和显示故障通道的序号。
四、方案设计与论证
2、方案二（续） 计数器一直在0~7循环，出现7的时候，计数器74ls160 芯片QA，QB,QC,QD分别显示1,1,1,0，接下来出现8的 时候QA,QB,QC,QD 显示0,0,0,1，（ D为最高位）通过 反相器cd4069,输出一个低电平，计数清零，输出一直 在 0~7 之间循环。译码器电路，采用 74ls47d 译码输出 ，通过数码管显示扫描结果，当无故障时，数码管一 次显示0~7的数字，当某一路出现故障时，则数码管时 钟显示这一路对应数据。采用滑动变阻器设计与实现2 路电源电压输出的模拟。采用电压比较器设定上、下 限电压报警值；当检测电压超过设定上、下限值时， 输出低电平，蜂鸣器报响。
时钟电路焊接调试 拨码开关和数据选择电路焊接调试 蜂鸣报警电路焊接调试 循环计数、译码显示电路焊接调试 基础部分联调，验收 3 4 5 电压比较器焊接调试 传感器部分电路焊接调试 联调、验收和回收元件
1
2
Harbin Engineering University
电子电路综合实验3—选题8
8路温度状态巡回检测系统设计与实现 指641378
College of Information and Communication Engineering
主要内容
一、课程说明
二、实验目的
五、单元电路的选定及设计
计数器电路
在时钟电路输出的一定频率 的时钟信号作用下，当数据控制 端处于高电平时，74ls160开始计 数，通过 QA ， QB ， QC ， QD ， 输出 bcd 码到 74ls47 和 74ls151 的 A,B.C端口。计数器一直在0~7循 环，出现7的时候，计数器 74ls160芯片QA，QB,QC,QD分别 显示1,1,1,0，接下来出现8的时候 QA,QB,QC,QD 显示0,0,0,1，（D 为最高位）通过反相器 74LS04, 输出一个低电平，计数清零，输 出一直在0~7之间循环。
五、单元电路的选定及设计
译码显示电路
1、给数码管加限流 电阻； 2、如何将循环计数 输出的0~7，译码显 示为1~8呢？
五、单元电路的选定及设计
Pt100测温电路
五、单元电路的选定及设计
电压比较器
如果考虑输入电压变化是否在正常范围之内，可采用 窗口比较器。
五、单元电路的选定及设计
六、装配与调试
一、课程说明
5、实验操作要求： (1) 进实验室前，应自行完成方案设计与论证、单 元电路设计与仿真，并完成元件清单和准备相应 芯片和器件资料。 (2) 上课刷卡，下课刷卡。 (3) 在实验室进行电路装配与调试，并且每完成一 个单元电路的焊接与调试，应找老师验收，并把 相应测试结果或波形拍照留底，附在实验报告里。 6、实验总结报告要求： (1)报告格式和实验日志等资料在以下网址下载：
四、方案设计与论证
2、方案二（续）
555实现时钟 电源
8路通 道工作 状态检 测输出
74LS151 八位数 据选择 器
74LS160 实现循 环计数
74LS47 译码器
数码管 显示
基本部分的系统方框图
五、单元电路的选定及设计
时钟电路
NE555 芯片在 OUT 输出占空 比为 50% 的时钟信号，当 RST 为 高电平时电路正常工作，DIS端为 555芯片内部三极管的集电极，当 输出为高时，DIS端电压被拉低至 0 V ， 电 容 C 2 通 过 D 2 , R 11 放 电 T2=0.7*(R11)*C2，反之，输出为 低时，VCC通过 R10 ，D1 给 C2 进 行充电T1=0.7*(R10)*C2，频率的 公式为f=0.7*（R10+R11）*C2 Hz 电 路 图 如 右 图 所 示 。
/OLMSWeb/frame.aspx?url=display/ ResourseList.aspx&img=7&expend=KB4
一、课程说明
(2) 实验总结报告中的电路图用Multisim或Altium Desiagner进行绘制。 (3) 上交时间：最后 1 节实验课开始，一周之内。 (4) 上交地点：纸质版报告按选题交到 21B 三楼实 验室外的实验报告箱里；电子版报告请发到 dianzishiyan3hrb@，邮件标题：选题8+学 号 + 姓名；邮件附件包括实验报告，如果腐蚀了 电路板需附带schdoc和pcbdoc。 注：自带烙铁、烙铁架和万用表；每天应撰写实验 日志，并上交，自己照相留底，回头要附在实 验报告后面。
时钟发生电路能否产生周期满足设计要求，占空比 50%的方波； 改变拨码开关设置，数据选择器是否实现8选1输出； 蜂鸣报警是否能实现；
计数器是否实现8进制循环计数输出；
译码显示模块能否实现0到7显示；
Pt100测温电路实现温度到直流电压的转换。
窗口比较器是否实现判断输入电压变化在正常范围