测控电路设计实践
《测控电路设计实践》报告
题目人体电子秤设计
院系仪器科学与光电工程学院
专业测控技术与仪器
班级测控1303
学生姓名2013010472杨通香2013010460郭健宁指导老师郑青玉、那云虓、李东、王小飞
实验时间2016 6 26---2016 7 8
目录
一、课程设计目的及意义 (3)
二、系统设计的主要任务 (3)
三、总体设计方案 (4)
四、电路设计及调试 (5)
4.1称重传感器电路 (5)
4.2放大电路 (6)
4.3比较电路 (8)
4.4报警系统 (10)
五、实验数据分析与处理 (12)
六、电路设计过程中的问题及调试 (14)
七、电路系统实物验证 (15)
八、总结 (16)
一、课程设计目的及意义
测控电路课程设计是测控电路课程体系的一个重要组成环节，独立实践教学环节是对《测控电路》理论部分的必要补充。
课程设计内容为典型测控系统电路设计，通过课程设计，使学生完成测控系统任务分析、电路总体设计、单元电路设计以及电路调试等各个环节。掌握有关传感器接口电路、信号处理电路、放大电路、运算电路、显示电路以及执行部件驱动电路等内容在测控系统中的使用方法。了解有关电子器件和集成电路的工作原理。
在课程设计中，做到理论联系实际，加深对理论知识的进一步理解，提高分析问题和解决问题的能力。本课程设计以AD620、LM741、与门电路为核心，进行智能人体电子秤的设计,并详述该系统硬件的设计方法。该系统集称重、显示、报警于一体,功能齐全,实用性强，充分利用了电路分析、模拟电路、测控电路、信号分析与处理、传感器等课堂上学到的知识，有机的将所学到的知识融合在一起，投入到实际运用中，便于对知识的综合掌握及运用。
二、系统设计的主要任务
任务：设计一个人体电子秤测量系统。
要求：
1）基本要求
最大称重：150KG
用3位半数字显示表头显示体重，输入电压范围0-2V,
当体重大于W1时，点亮LED1，发出声音提示；
当体重小于W2时，点亮LED2，发出声音提示。
2）提高部分
提高线性度
可以设置W1和W2;
语音提示；
自由发挥
三、总体方案设计
本系统主要由称重传感器模块、滤波放大电路模块、调零模块、报警电路模块、LCD显示模块等部分组成。人体的体重信息由称重传感器转换成电信号,并通过测量电路进行滤波放大,通过显示电路进行显示,如体重超出设定范围系统还会报警。
图1：系统结构框图
四、电路设计及调试
4.1称重传感器电路
称重传感器是影响电子秤测量精度的关键部件。选用适当传感器,用来感知被测量,当物体放在秤盘上时,压力传给传感器,该传感器发生形变,从而使阻抗发生变化,电桥失去平衡,传感器输出一个变化的模拟信号。
图2：称重传感器电路
放大电路采用四个半桥式传感
器构成全桥。当压力传感器受到
外力，RV4与RV5拉伸，电阻变
大，RV2与RV3压缩，电阻变小，
故产生输出电势差，并输入芯片
AD620中，通过其进行放大。
4.2放大电路
AD620是一款低成本、高精度仪表放大器，仅需要一个外部电阻来设置增益，增益范围为1至10000。此外，AD620采用8引脚SOIC和DIP封装，尺寸小于分立式设计，并且
功耗较低(最大电源电流仅1.3 mA)，因此非常适合电池供电的便携式(或远程)应用。
增益方程式为：
G =48.9 kΩ/R G + 1
G是放大倍数，RG是连接在1管脚和8管脚的可调电阻。
AD620主要技术指标:
带宽: 800MHz输出功率: 2. 4mW
功率增益:120dB工作电压: 正负3V-正负15V
静态功耗: 0. 48mW输入失调电压: 小于等于60uV
转换速率: 1. 2V/LS 封装形式:DIP8
工作温度范围: -55到+125摄氏度
图3：AD620引脚配置框图
电路连接：
AD620的2、3引脚接压力传感器的信号输入，7引脚接7.3V 的高电平，4引脚接-5V 的低电平。5引脚为调零端口，电路连接为调节RV9可以输出一个调零电压。达到初始化调零的作用。
4.3比较电路
利用三个741芯片组成的比较电路。利用3管脚上的滑动变阻器，改变其阻值，使3管脚的标准电压改变。当2管脚的输入电压大于3管脚的标准电压，741输出低电平，三极管无法导通，LED 灯与蜂鸣器不工作。反之，当2管脚输入电压小于3管脚的标准电压，741输出高电平，三极管导通，LED 灯与蜂鸣器工作。
（一）最大测量上限比较电路：
图4：620放大调零电路
图5：调零电路
电路连接原理说明：
用741设计的比较器电路，741的7引脚接+5V ，4引脚接-5V 电势，3引脚接AD620
的6引脚输出。7242引脚接标准电压调节电路：
调节RV7=1.2/10k Ω，741的2引脚输出为0.8V 。根据比较器的原理，当AD620的6引脚的输出电压大于0.8V 时，741的6引脚输出高电平，导通NPN 三极管，点亮LED1灯，蜂鸣器响起。达到上限报警功能。超过80KG 是报警。
（二）最小测量下限电路：
图6：上限电压比较电路
图7：设置上限标准电压电路
图8：最小测量下限电路
图9：下限电压比较电路（1）
使用芯片74LS08与门电路，将两个参考下限电压与起来，所以在两个下限电压之间才会输出高电平。
当Vo 小于0.1时电路输出低电平，不报警，即电子秤上不站人。
当输出电压在0.1到0.152之间时，输出为高电平，报警，此时表明电子秤人的重量大于10Kg 小于15Kg 。
当电压值在0.152到0.8之间时，电路输出为低电平，不报警，可正常测量体重。 当电压值大于0.8时，电路输出为高电平，报警，表示超重。
4.5报警系统
元器件：蜂鸣器、LED 灯
蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。
发光二极管简称为LED 。由含镓（Ga ）、砷（As ）、磷（P ）、氮（N ）、硅（Si ）等的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。
当达到报警需要的条件时，比较器相应输出口输出高电平，使二极管导通，然后使得蜂鸣器和LED 灯工作。
图10：与门电路
图11：蜂鸣器
图12：下限电压报警电路（1）
图13：共用报警电路
电路说明：
比较器的原理同上限，U2的741设置的比较标准电压为0.15V电压，U5的741设置的标准电压为0.1V，当AD620的输出电压小于0.152的电压时与大于0.1V时a3输出高电平，点亮LED2灯，使蜂鸣器响起。达到在15-10KG的重量时报警。
总电路图：
图14.总电路图
五、实验数据分析与处理
实际测量放大倍数：
（1）620原始输入：0.02mv
620原始输出：1.5mv
620放大后输出：0.590v
（2）620原始输入：0.02mv
620原始输出：1.9mv
620放大后输出：0.669v
（3）620原始输入：0.2mv
620原始输出：2.4mv
620放大后输出：0.842v
理论计算放大倍数：
电位器电阻：128.2Ω
分析：测量的放大倍数和理论放大倍数的差距在误差允许的范围之内，但是有点波动，经查明原因是由于噪声的干扰引起的。
测量误差计算：
标准重量（KG）10 56.8 66.8 84.6
测量重量（KG）9.8 57.2 67.9 84.8
1 2 3 4109.80.2 56.857.20.4 66.867.90.9 84.684.80.2
σσσσ=-=
=-=-=-=-=-=-
2
10.512
n
t
i
n
σ
σ=
==
∑
图15：标准体重与输出电压曲线图
横坐标是AD620的输出电压，纵坐标是传感器承受的重量。蓝线表示标准曲线，红线是电路测线曲线。两条线几乎重叠，说明误差很小。
上限电压比较器电阻计算：
1.2/10kΩ9.25kΩ
+7.3v
下限电压比较器电阻计算：
六、电路设计过程中的问题及调试
电路设计过程中的问题：
差模放大电路起初用的是AD204,因为AD204比AD620更加精准，但是由于实验室没有AD204，且AD204的价格比AD620要高很多，所以最终选择的差模放大电路用的是AD620。
电路调试过程中的问题：
问题1：起初接入传感器时，AD620放大输出的电压超过正常值，输出4.80V 。经过查明，
0.202/10k Ω
9.3k Ω
+7.3v
0.139/10k Ω
9.42k Ω
+7.3v
是因为调零电路给出的电压是-2.1V。
解决方法：将调零电路的电压端口接到+5V。这样就可以给出一个正值的参考电压，达到调零效果。
问题2：下限的比较器设置为0.10V-0.152V，在AD620输出电压为这个区间里面时候，LED 灯会亮起，蜂鸣器会亮起。但是，电路检测出来的结果是，当AD620输出的电压在0.1V以下时，LED灯才会亮起蜂鸣器响起。
解决方法：由于设置下限报警是用一个与门实现的，但是现实中74LS08芯片并没有发挥预期的效果，经过检测，发现把74LS08芯片的输入的两个引脚直接短接，出来的结果可以达到与门的效果。电路检测没有问题。
问题3：由于起初接入传感器时，调零后还会有波动，开始以为是噪声问题，于是接上50HZ 的巴斯沃特低通滤波器。接入低通滤波器后，测试的结果是LED灯和蜂鸣器不灵敏了，LED 灯是还没到的报警重量就开始闪，蜂鸣器的叫声很沙哑。
解决方法：把低通滤波器从电路中去掉，因为比较器出来的电势变化是阶跃的，加了滤波器以后波形变得平滑了，所以才会出现上面的问题。至于有波动，是正常现象，因为实验室里本来就有细微的电势变化，经过传感器和AD620的放大以后，就变得有点波动，但是波动也只是0.01级别的波动，不影响正常测量。
七、电路系统实物验证
图16：下限报警启动
如图，把一个10KG的物体放在秤上，测得重量是10.2KG。刚好达到10-15KG的下限，绿灯亮起，蜂鸣器响起。
图17：上限80KG报警启动
当超过80KG时，红灯会亮起报警。
图18：上限停止报警
低于80KG时上限红灯灭，停止报警。
八、总结
经过两个星期的课程设计，从最开始的了解任务详情，到整理思路，再到设计电路，然后搭电路，最后调试查错。我们实践学习中学习到了很多关于电路的知识。
整理思路:我们的任务是设计一个电子秤，要求在较轻的质量测量时，电路会报警，提示质量较轻。如果质量太大，也会报警。知道这两个要求以后，我们便有了思路，可以用两个比较器实现。于是便开始设计了两个741芯片的计较器。我们打算用一个全桥电路来模拟压力传感器的输出，以便和信号放大调零的电路。我们查询资料，决定用四个电位器模拟全
桥电路，用AD620作为信号放大芯片。
设计电路：我们用的是protues8.0的电路仿真软件。在设计电路的过程中，我们经过在软件上仿真，模拟调试电压和电阻，确定电路安全可靠。最后把电路设计出来以后，能够正确地仿真。
搭建调试电路:搭建和调试电路是计较麻烦和耗时间的工作，这个工作有我们一起完成，在调试的过程中出现了很多问题，我们经过电路的原理分析，最终得以解决。
在这次的测控电路的课程设计中，我们学会了一些基础的电路故障排查方法，并且能够设计一些简单的电路系统。
参考文献：
《电工学》秦曾煌2009年六月第七版
《传感器原理及检测技术》梁福平2014年2月第一版
《测控电路及应用》史红梅2011年1月第一版
电路设计实验报告
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首先，调节CD4029的使能端，使其为十进制加法计数器。将输入信号脉冲输入第一个 计数器（个位计数器）计十个数之后将，进位输出输给下一个计数器（十位计数器）的进位 输入实现十秒计数。当计数器的Q1，Q2输出均为1时经过与门电路，输出高电平，作为分 脉冲或时脉冲并同时使两计数器置零。 时计数器——24进制 时脉冲 首先，调节CD4029的使能端，使其为十进制加法计数器。将输入信号脉冲输入第一个 计数器（个位计数器）计十个数之后将，进位输出输给下一个计数器（十位计数器）的进位 输入实现十秒计数。当十位计数器Q1和个位计数器Q2输出均为1时经过与门电路，输出 高电平使两计数器置零。 译码显示电路
温度检测系统设计报告.(DOC)
计算机硬件（嵌入式）综合实践 设计报告 温度检测系统设计与制作
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4.程序代码 ①、温度记录仪 #include<> #include<> #include<> #include<> #include<> #include<> bit rec_flag=0;.",1); display(l2," ",1); eeprom_format(); display(l1,"Format Successed",1); longdelay(3); break; } if(ser_rec=='N') break; if(autobac_tim>10) break; } autobac_tim=0; break; case 'D':",1); display(l2," ",1); RDTP=512;",1); display(l2," ",1);
测控电路课程设计
测控电路课程设计 目录 目录 (1) 设计任务与要求 (3) 1 .设计内容： (3) 本小组选择的题目 (3) 红外报警系统的设计与实现 (3) 一、课设背景： (3) 二、系统设计方案 (4) 1、结构框图： (4) 2、系统原理与原理图： (4) 3、系统的功能 (4) 三、传感器选择： (5) 热释电红外传感器RE200B (5) 选择的原因： (5) 工作原理： (5) 参数 (6) 四、单元电路设计 (6) 红外线采集接收电路 (6) 红外线采集接收电路电路图 (6) 信号的放大处理电路 (7) 信号的放大处理电路电路图 (7) 信号的比较电路 (7) 信号的比较电路电路图 (7) 信号的取反电路 (8)
信号的取反电路电路图 (8) 蜂鸣器报警电路 (8) 五、元器件选择 (8) LM741 (8) LM339 (9) HD74LS00P与非门芯片 (10) 六、电路接线图 (11) 七、调试过程： (12) 八、结果（数据、图表等） (12) 光照度测量 (14) 一、课设背景 (14) 二、系统设计方案 (14) 1、结构框图 (14) 2、系统的功能 (15) 3、系统原理与原理图 (15) 三、单元电路设计 (15) 1.Led发光和光电转换电路 (15) 2.I/V转换放大输出电路以及数字表头显示电路 (16) 3.比较电路及其发光报警电路 (16) 电路接线图 (16) 调试过程： (17) 结果（数据、图表等） (17)
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《测控电路课程设计》报告题目人体电子秤设计 院系仪器科学与光电工程 专业测控技术与仪器 班级测控1102 学号 2011010652 学生姓名丁向友 指导老师刘国忠 实验时间 2014.06-2014.07 实验成绩
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电路分析设计综合设计报告
NANCHANG UNIVERSITY 电路分析实验报告 （2020年6月16日） 题目：电子琴设计制作 摘要 社会不断向前发展进步，音乐也逐渐成为我们生活中至关重要的一部分。我们清楚，有一种很常见的键盘乐器——电子琴，它是电子技术和音乐相结合所形成的共同体。在各个领域中，电子琴都扮演着很重要的角色，并且它已经融入现代人们的日常生活中，渐渐成为不可替代的一部分。
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测控电路课程设计说明书 设计题目： 开关型振幅调制与解调电路的设计与调试 学院：电信学院 班级：测控122班 姓名：张小旭 学号：201206040235
目录 一：实验任务、要求及内容 (3) 二：实验过程及原理 (3) 三：分析误差原因 (11) 四：分析电路中产生的故障 (13) 五：实验总结 (13)
一：实验任务、要求及内容 1任务：利用场效应管的开关特性，实现低频信号的幅值调制与解调，以抑制噪声干扰，提高信噪比。 2要求：参考指定的资料，设计出相应的各部分电路，组装与调试该电路，试验其抗干扰性能。 3内容：（1）.分析各部分电路工作原理，选择相应的参数。 （2）.画出完整的电路图。 （3）.分析电路实验中产生的故障。 （4）.分析误差原因。 4电路参数：调制信号：正弦波频率<500HZ 幅值<0.1v 。 载波：方波频率：5——10KHZ 幅值：5——7v 占空比：50%。 调制后信号幅值>5v。 5时间安排建议：全部时间一周。其中：设计1-2天，调试2-3天，总结1天安排1天。 二：实验过程及原理 （一）元器件的可靠性检验： 1.运放的可靠性检验：先用运放搭成跟随器，输入正弦信号，用示波器检验器是否跟随；之后用运放搭成反向放大器，输入正弦信号看输出幅值与相位； 2.稳压管的匹配：将稳压二极管串联电阻构成稳压电路，接入电源，测其性能参数，选择稳压值相近的两个稳压管。
3导线的可靠性检验：把将要用到的导线全部用万用表检测其通断； （二）原理方框图： （三）方波发生电路： 原理图如下： 方波发生电路中，积分电路的电压电流关系: 001u [()]t o c Q i t dt Q C C ==+? 其中0Q 是t=0时电容器已存储的电荷，由ic=-Ii=-ui/R,得到： 001()t o i o u u t dt U RC =-+? 常量0o U 根据初始条件确定，即t=0时，o u （0）=0o U =Q0/C. 当输入为常量时，输出为： 0()i o o u u t t U RC =-+
最新测控电路李醒飞第五版第三章习题答案资料
第三章 信号调制解调电路 3-1 什么是信号调制？在测控系统中为什么要采用信号调制？什么是解调？在测控系统 中常用的调制方法有哪几种？ 在精密测量中，进入测量电路的除了传感器输出的测量信号外，还往往有各种噪声。而传感器的输出信号一般又很微弱，将测量信号从含有噪声的信号中分离出来是测量电路的一项重要任务。为了便于区别信号与噪声，往往给测量信号赋以一定特征，这就是调制的主要功用。调制就是用一个信号（称为调制信号）去控制另一作为载体的信号（称为载波信号），让后者的某一特征参数按前者变化。在将测量信号调制，并将它和噪声分离，放大等处理后，还要从已经调制的信号中提取反映被测量值的测量信号，这一过程称为解调。 在信号调制中常以一个高频正弦信号作为载波信号。一个正弦信号有幅值、频率、相位三个参数，可以对这三个参数进行调制，分别称为调幅、调频和调相。也可以用脉冲信号作载波信号。可以对脉冲信号的不同特征参数作调制，最常用的是对脉冲的宽度进行调制，称为脉冲调宽。 3-2 什么是调制信号？什么是载波信号？什么是已调信号？ 调制是给测量信号赋以一定特征，这个特征由作为载体的信号提供。常以一个高频正弦信号或脉冲信号作为载体，这个载体称为载波信号。用需要传输的信号去改变载波信号的某一参数，如幅值、频率、相位。这个用来改变载波信号的某一参数的信号称调制信号。在测控系统中需传输的是测量信号，通常就用测量信号作调制信号。经过调制的载波信号叫已调信号。 3-3 什么是调幅？请写出调幅信号的数学表达式，并画出它的波形。 调幅就是用调制信号x 去控制高频载波信号的幅值。常用的是线性调幅，即让调幅信号的幅值按调制信号x 线性函数变化。调幅信号s u 的一般表达式可写为： t mx U u c m s cos )(ω+= 式中 c ω──载波信号的角频率； m U ──调幅信号中载波信号的幅度； m ──调制度。 图X3-1绘出了这种调幅信号的波形。
基本运算电路设计实验分析报告
基本运算电路设计实验报告
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实验报告 课程名称：电路与模拟电子技术实验指导老师：成绩：__________________ 实验名称：基本运算电路设计实验类型：______ _同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1. 掌握集成运放组成的比例、加法和积分等基本运算电路的设计。 2. 掌握基本运算电路的调试方法。 3. 学习集成运算放大器的实际应用。 二、实验内容和原理（仿真和实验结果放在一起） 1、反相加法运算电路： 12 12 12 12 12 = () f o I I f f f o I I I I I u u u R R R R R u u u R R + +=- =-+ 当R1=R2时， 12 1 () f o I I R u u u R =-+ ，输出电压与Ui1，Ui2之 和成正比，其比例系数为1 f R R ，电阻R’=R1//R2//Rf。 2、减法器（差分放大电路） 专业：机械电 子工程 姓名：许世飞
11o I f u u u u R R ----= 由于虚短特性有：2 3 23 321231 1233211 11,() I f f o I I f f o I I f u u u R R R R R R u u u R R R R R R R R R u u u R R R -+== ?+?? =+ - ?+??===-=因此解得：时，有可见，当时，输出电压等于出入电压值差。 3、由积分电路将方波转化为三角波： 电路中电阻R2的接入是为了抑制由IIO 、VIO 所造成的积分漂移，从而稳定运放的输出零点。在t<<τ2（τ2=R2C ）的条件下，若vS 为常数，则vO 与t 将近似成线性关系。因此，当vS 为方波信号并满足Tp<<τ2时（Tp 为方波半个周期时间），则vO 将转变为三角波，且方波的周期越小，三角波的线性越好，但三角波的幅度将随之减小。 4 、同相比例计算电压运算特性： 电压传输特性是表征输入与输出之间的关系曲线，即vO= f(vS) 。同相比例运算电路是由集成运放组成的同相放大电路，其输出与输入成比例关系， 但输出信号的大小受集成运放的最
模电课设—温度控制系统的设计
目录 1.原理电路的设计 (1) 1.1总体方案设计 (1) 1.1.1简单原理叙述 (1) 1.1.2设计方案选择 (1) 1.2单元电路的设计 (3) 1.2.1温度信号的采集与转化单元——温度传感器 (3) 1.2.2电压信号的处理单元——运算放大器 (4) 1.2.3电压表征温度单元 (5) 1.2.4电压控制单元——迟滞比较器 (6) 1.2.5驱动单元——继电器 (7) 1.2.6 制冷部分——Tec半导体制冷片 (8) 1.3完整电路图 (10) 2.仿真结果分析 (11) 3 实物展示 (13) 3.1 实物焊接效果图 (13) 3.2 实物性能测试数据 (14) 3.2.1制冷测试 (14) 3.2.2制热测试 (18) 3.3.3性能测试数据分析 (20) 4总结、收获与体会 (21) 附录一元件清单 (22) 附录二参考文献. (23)
摘要 本课程设计以温度传感器LM35、运算放大器UA741、NE5532P及电压比较器LM339N 为电路系统的主要组成元件，扩展适当的接口电路，制作一个温度控制系统，通过室温的变化和改变设定的温度，来改变电压传感器上两个输入端电压的大小，通过三极管开关电路控制继电器的通断，来控制Tec制冷片的工作。这样循环往复执行这样一个周期性的动作，从而把温度控制在一定范围内。学会查询文献资料，撰写论文的方法，并提交课程设计报告和实验成品。 关键词：温度；测量；控制。
Abstract This course is designed to a temperature sensor LM35, an operational amplifier UA741， NE5532P and a voltage comparator LM339N circuit system of the main components. Extending the appropriate interface circuit, make a temperature control system. By changing the temperature changes and set the temperature to change the size of the two input ends of the voltage on the voltage sensor, an audion tube switch circuit to control the on-off relay to control Tec cooling piece work. This cycle of performing such a periodic motion, thus controlling the temperature in a certain range. Learn to query the literature, writing papers, and submitted to the curriculum design report and experimental products. Key words: temperature ; measure ;control
传感器与测控电路设计说明书
传感器与测控电路课程设计 说明书 设计题目电感式（螺管型）位移传感器的设计 学校湖南科技大学学院机电工程学院 班级 07级测控一班学号 0703030116 设计人李广 指导教师余以道杨书仪 完成日期 2010 年 6 月 22 日
目录 一、设计题目与要求 (2) 二、基本原理简述 (2) 三、设计总体方案拟定 (7) 四、传感器的结构设计 (8) 五、结构设计CAD图 (12) 六、测控电路的设计与计算 (12) 七、电路框图及电路CAD图 (14) 八、精度误差分析 (14) 九、参考文献 (16)
一、设计题目与要求 1、设计题目：电感式（螺管型）位移传感器的设计 2、设计要求： 采用差动变压器原理设计一个测量位移的传感器，并设计一测控电路对传感器的输出量进行处理，使信号能输入到A/D 转换器，进行一系列的测量与控制。 二、基本原理简述 电感式传感器是利用被测量的变化引起线圈自感或互感系数的变化，从而导致线圈电感量改变这一物理现象来实现测量的。因此根据转换原理，电感式传感器可以分为自感式和互感式两大类。 自感式电感传感器可分为变间隙型、变面积型和螺管型三种类型。 一、 螺管型自感传感器 有单线圈和差动式两种结构形式。 单线圈螺管型传感器的主要元件为一只螺管线圈和一根圆柱形铁芯。传感器工作时，因铁芯在线圈中伸入长度的变化，引起螺管线圈自感值的变化。当用恒流源激励时，则线圈的输出电压与铁芯的位移量有关。 铁芯在开始插入（x =0）或几乎离开线圈时的灵敏度，比铁芯插入线圈的1/2长度时的灵敏度小得多。这说明只有在线圈中段才有可能获得较高的灵敏度，并且有较好的线性特性。 1、工作原理 设线圈长度为l 、线圈的平均半径为r 、线圈的匝数为N 、衔铁进入线圈的长度la 、衔铁的半径为ra 、铁心的有效磁导率为μm ，则线圈的电感量L 与衔铁进入线圈的长度la 的关系可表示为 [] 2222 2)1(4a a m r l lr l N L -+=μπ
测控电路李醒飞习题答案
第三章 信号调制解调电路 3-1 什么是信号调制？在测控系统中为什么要采用信号调制？什么是解调？在测控系统中常用的调制方法有哪几种？ 在精密测量中，进入测量电路的除了传感器输出的测量信号外，还往往有各种噪声。而传感器的输出信号一般又很微弱，将测量信号从含有噪声的信号中分离出来是测量电路的一项重要任务。为了便于区别信号与噪声，往往给测量信号赋以一定特征，这就是调制的主要功用。调制就是用一个信号（称为调制信号）去控制另一作为载体的信号（称为载波信号），让后者的某一特征参数按前者变化。在将测量信号调制，并将它和噪声分离，放大等处理后，还要从已经调制的信号中提取反映被测量值的测量信号，这一过程称为解调。 在信号调制中常以一个高频正弦信号作为载波信号。一个正弦信号有幅值、频率、相位三个参数，可以对这三个参数进行调制，分别称为调幅、调频和调相。也可以用脉冲信号作载波信号。可以对脉冲信号的不同特征参数作调制，最常用的是对脉冲的宽度进行调制，称为脉冲调宽。 3-2 什么是调制信号？什么是载波信号？什么是已调信号？ 调制是给测量信号赋以一定特征，这个特征由作为载体的信号提供。常以一个高频正弦信号或脉冲信号作为载体，这个载体称为载波信号。用需要传输的信号去改变载波信号的某一参数，如幅值、频率、相位。这个用来改变载波信号的某一参数的信号称调制信号。在测控系统中需传输的是测量信号，通常就用测量信号作调制信号。经过调制的载波信号叫已调信号。 3-3 什么是调幅？请写出调幅信号的数学表达式，并画出它的波形。 调幅就是用调制信号x 去控制高频载波信号的幅值。常用的是线性调幅，即让调幅信号的幅值按调制信号x 线性函数变化。调幅信号s u 的一般表达式可写为： t mx U u c m s cos )(ω+= 式中 c ω──载波信号的角频率； m U ──调幅信号中载波信号的幅度； m ──调制度。 图X3-1绘出了这种调幅信号的波形。
电子电路综合设计实验报告
电子电路综合设计实验报告 实验5自动增益控制电路的设计与实现 学号: 班序号:
一. 实验名称： 自动增益控制电路的设计与实现 二.实验摘要： 在处理输入的模拟信号时，经常会遇到通信信道或传感器衰减强度大幅变化的情况; 另外，在其他应用中，也经常有多个信号频谱结构和动态围大体相似，而最大波幅却相差甚多的现象。很多时候系统会遇到不可预知的信号，导致因为非重复性事件而丢失数据。此时，可以使用带AGC（自动增益控制）的自适应前置放大器，使增益能随信号强弱而自动调整，以保持输出相对稳定。 自动增益控制电路的功能是在输入信号幅度变化较大时，能使输出信号幅度稳定不变或限制在一个很小围变化的特殊功能电路，简称为AGC 电路。本实验采用短路双极晶体管直接进行小信号控制的方法，简单有效地实现AGC功能。 关键词：自动增益控制，直流耦合互补级，可变衰减，反馈电路。 三.设计任务要求 1. 基本要求： 1）设计实现一个AGC电路，设计指标以及给定条件为： 输入信号0.5?50mVrm§ 输出信号：0.5?1.5Vrms; 信号带宽：100?5KHz； 2）设计该电路的电源电路（不要际搭建）,用PROTE软件绘制完整的电路原理图（SCH及印制电路板图（PCB 2. 提高要求： 1）设计一种采用其他方式的AGC电路； 2）采用麦克风作为输入，8 Q喇叭作为输出的完整音频系统。 3. 探究要求： 1）如何设计具有更宽输入电压围的AGC电路； 2）测试AGC电路中的总谐波失真（THD及如何有效的降低THD 四.设计思路和总体结构框图 AGC电路的实现有反馈控制、前馈控制和混合控制等三种，典型的反馈控制AGC由可变增益放大器（VGA以及检波整流控制组成（如图1），该实验电路中使用了一个短路双极晶体管直接进行小信号控制的方法，从而相对简单而有效实现预通道AGC的功能。如图2,可变分压器由一个固定电阻R和一个可变电阻构成，控制信号的交流振幅。可变电阻采用基极-集电极短路方式的双极性晶体管微分电阻实现为改变Q1电阻，可从一个由电压源V REG和大阻值电阻F2组成的直流源直接向短路晶体管注入电流。为防止Rb影响电路的交流电压传输特性。R2的阻值必须远大于R1。
温度控制系统设计
温度控制系统设计 目录 第一章系统方案论证错误！未指定书签。 总体方案设计错误！未指定书签。 温度传感系统错误！未指定书签。 温度控制系统及系统电源错误！未指定书签。 单片机处理系统（包括数字部分）及温控箱设计错误！未指定书签。 算法原理错误！未指定书签。 第二章重要电路设计错误！未指定书签。 温度采集错误！未指定书签。 温度控制错误！未指定书签。 第三章软件流程错误！未指定书签。 基本控制错误！未指定书签。 控制错误！未指定书签。 时间最优的控制流程图错误！未指定书签。 第四章系统功能及使用方法错误！未指定书签。 温度控制系统的功能错误！未指定书签。 温度控制系统的使用方法错误！未指定书签。 第五章系统测试及结果分析错误！未指定书签。 硬件测试错误！未指定书签。 软件调试错误！未指定书签。 第六章进一步讨论错误！未指定书签。 参考文献错误！未指定书签。 致谢错误！未指定书签。 摘要：本文介绍了以单片机为核心的温度控制器的设计，文章结合课题《温度控制系统》，从硬件和软件设计两方面做了较为详尽的阐述。 关键词：温度控制系统控制单片机 : . : 引言： 温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。本文设计了以单片机为检测控制中心的温度控制系统。温度控制采用改进的数字控制算法，显示采用静态显示。该系统设计结构简单，按要求有以下功能： ()温度控制范围为°; ()有加热和制冷两种功能 ()指标要求： 超调量小于°；过渡时间小于；静差小于℃；温控精度℃ ()实时显示当前温度值，设定温度值，二者差值和控制量的值。 第一章系统方案论证 总体方案设计 薄膜铂电阻将温度转换成电压，经温度采集电路放大、滤波后，送转换器采样、量化，量化后的数据送单片机做进一步处理；
bandgap电路设计报告
Bandgap电路设计报告 Bandgap电路 1)基准电压产生电路 由于在之前tsmc035工艺电路设计中得到过验证且性能良好，本次带隙基准设计继续采用如下电路结构。 下图电路中，左边蓝色框内是BG的启动电路，属于下拉型。电路上电时，如果输出点电压为0，则M1M3支路无电流，M1栅端电压为高，使得M2导通，将H点电压拉低，从而使电路启动。之后，输出电压约为1.2，则M3导通，M1栅端电压下降，使得M2截止，启动电路不影响主电路的正常工作状态。需要注意的是，M3的W/L较大，M1的W/L较小时，M2可以截止的较彻底，从而降低对主电路的影响。 图一基准电压产生电路 图一中中间部分（M4-M7 & T1T2 & RaRb & OPA）为基准电压产生的主电路，通过Vbe 与ΔVbe的加权组合来实现零温度系数电压。其中运放OPA的作用是提供VN=VP这一电压关系，共源共栅结构提高电流复制精度使得结果更加准确。运放需要注意其正负输入端接入电路的位置，要使得最终形成的环路是负反馈的。M8M9复制一路电流，供给后端的电流产生电路的运放使用。 通过仿真可以发现，此结构的带隙基准的噪声主要来源于运放、M4M5和RaRb，为降低噪声M4M5的过驱动电压取的较大，同时RaRb电阻值取的较小。电阻值较小直接导致两路电流都较大，由于三极管的Vbe电压不能偏离700mv太多（否则电压温度曲线特性不好），需要适当调整T1T2的m值。 另外，这里的运放偏置是由运放的输出电压提供的，同时与M4M5的栅端相连，可以考虑运放内部与外电路也形成电流复制的结构。由于存在环路，我们还必须保持环路的稳定性，考虑到运放需要一定的增益（60dB+）使得VN与VP相等，这里采用两级运放，刚好可以将环路的主极点设置在运放第一级的输出端使环路稳定。根据以上几点的条件，可以得到
基于单片机的温度控制系统设计报告
智能仪器仪表综合实训 题目基于单片机的温度控制系统设计 学院 专业电子信息工程 班级 (仪器仪表) 学生姓名 学号 指导教师 完成时间:
目录 一、系统设计---------------------------------------------------------第 1 页 （一）系统总体设计方案----------------------------------------------第1 页（二）温度信号采集电路选择和数据处理--------------------------------第3 页（三）软件设计------------------------------------------------------第3 页二、单元电路设计-----------------------------------------------------第 5 页 （一）温度信号采集电路----------------------------------------------第5 页（二）步进电机电路------------------------------------------------- 第5 页（三）液晶显示模块---------------------------------------------------------- 第6 页（四）晶振复位电路--------------------------------------------------第7 页三、总结体会--------------------------------------------------------------------------------------第7 页 四、参考文献-------------------------------------------第8 页附录：程序清单------------------------------------------第8 页
测控电路设计
第一章设计题目及要求 1.1 课程设计题目 利用气体传感器设计一个烟雾报警器，要求有检测、报警输出。 1.2 课程设计要求 （1）、在一定空间范围内，如果出现超过设定浓度的烟雾时，烟雾报警器就会产生声光报警，而且可以人为取消报警。 （2）、工作在常温、常压、静态、环境良好；精度：0.1％FS；分辨率：按参考文献上常用传感器类比；测量范围：按参考文献上常用传感器类比；
第二章方案设计 根据课程设计的要求，确定本设计的方案，主要是利用气体传感器作为转换电路的核心，然后将传感器转换出来的电信号输入到单片机中进行相应的处理。 2.1基本原理的概述 本设计的基本原理是利用气体传感器将对烟雾浓度的变化转变为电压的变化，并利用电压比较器比较之后输出控制信号，电压比较器输出的电压有高电平和低电平，而单片机的输入端一般为低电平作为信号，所以可以将有烟雾时的电压比较器的输出调整为低电平输出，而单片机在接受到低电平之后，进行相应的报警操作。 2.2总体设计方案的确定 根据设计方案的基本原理可知，烟雾报警系统主要分为三个部分：气体传感器、电压比较器、单片机。 在正常状态下，没有烟雾时气敏元件的电阻值较大，输出电压较小，此时的输出电压比参考电压小，由电压比较器输出的为高电平，无法引起单片机的动作。而当有烟雾时，MQ-2气敏传感器输出的电压值较高，在一定程度时将超过参考电压的电压值，此时由电压比较器输出的电压为低电平，引起单片机的动作。总体设计方案如图2.1所示，下面的设计主要就遵循基本原理方框图来进行设计。 图2.1 烟雾传感器基本原理方框图
第三章系统电路的设计 本章节中主要讨论的是传感器的选择及其特性，测控电路的设计及其计算以及整体测控系统的电路设计与计算，以下就各个部分进行详细的。 3.1传感器的选择及其特性 根据被测量的性质选择需要的传感器，由于在这里需要测量的量是烟雾的浓度，所以选择烟雾传感器，烟雾传感器有许多种类：半导体气敏、离子式传感器等等，本设计选用的是半导体气敏传感器。 3.1．1 半导体气敏传感器的性质 根据课程设计的要求可知，本设计是针对烟雾传感器的报警系统，则所应用到的传感器应是对气体具有作用的传感器，这里选用半导体气敏传感器。利用半导体吸附气体后引起其性质变化特性而制成的器件称为气体传感器，半导体气体传感器的敏感部分是金属氧化物半导体微结晶粒子烧结体，当它的表面吸附有被检测气体时，半导体微结晶粒子烧结体接触界面的导电粒子比例将发生变化，继而使气敏元件的电阻值随被测气体浓度的变化而变化，本设计采用的是MQ-2气敏元件，气敏元件的电阻值随被测气体浓度的升高而降低。 3.1.2 MQ-2烟雾传感器原理 MQ-2烟雾传感器是利用气敏元件构成电路将烟雾浓度的变化转变为电信号的变化，主要利用气敏元件阻值随气体浓度变化的性质。 （1）气敏元件的原理MQ-2是一种体电阻控制型的气敏器件，其阻值随被测气体的浓度而变化。气敏元件又是一种“气—电”传感器件，它将被测气体的浓度信号转变为相应的电信号。 MQ-2气体传感器工作时必须经过加热这个程序，其目的是加速气体的吸附、跳出过程的作用；烧去气敏元件的油垢和污物，能起到清洁作用，控制不同的加热温度，能对不同的气体有不同的选择作用。 如图3.1所示，在气体传感器加热到稳定的状态时，被测气体接触到元件的表面而被吸附，此时气敏元件的电阻率会按一定的规律进行变化。当气敏传感器通电以后，气敏元件的电阻会急剧下降（指在清洁的空气中，无被测气体时），过一段时间之后有逐步上升到一个稳定的值，这一段时间一般为2-10分钟，称这一段时间为“初始稳定状态”。 气敏元件达到初始稳定状态以后，才能用于气体检测和烟雾报警，检测开始到电阻值稳定的时间与气敏元件的材料和结构有关，一般为10-30秒。当测试完毕以后，气敏元件置于普通大气之中，其阻值会逐渐恢复到检测之前的状态。半导体气敏元件是以被测气体和半导体表面或基面之间的可逆反应为基础，所以可以反复使用，这样就利于传感器的多次使用。
声光控制电路设计报告
声光控制电路设计报告 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
电子技术课程设计 声光控制电路设计 姓名周利辉 学院信息与电气工程学院 年级电气1402 学号 指导教师韩辅君 2015 年 6 月29日 声光控制电路设计 一、内容及要求： 1.设计声音控制电路。 要求：（1）利用电阻式麦克作为声音接收器件。 （2）设计后续电路完成将声波信号转换为电压信号电路。 2.设计光控制电路。 要求：（1）利用光敏二极管作为光接收器件。 （2）设计后续电路将光信号转换为电压信号。 3. 设计延时电路。 要求：灯亮持续 055后自动熄灭。 4.将各部分电路联合起来，完成声与光的共同控制电路。 要求：（1）能够模拟居民楼声控灯原理，只有在暗环境下才能由声音控制灯的亮灭；在亮环境下，声控无效。
（2）灯光点亮持续30s后自动熄灭。 二、设计总体方案选择 （一）方案一 根据设计任务和要求，通过查阅、参考资料，询问同学，同学之间相互讨论等，最 终制订了一个相对可行的方案。 制定的声光控制电路参考图如图所示。 图声光控制电路参考图 参考电路简要说明 声光控制电路图 1.整流、滤波 用一个开关代替电阻式麦克，再用两个运算放大器对采集到的进行声音信号的放 大。还用555定时器组成一个施密特电路，起到“非”的作用。 2.光敏电阻部分 用一个单刀双置开光代替光敏电阻。 在白天光较强时，光敏电阻的阻值较低（约为Ω）。在白天我们要求第二个555定时器的4引脚输入低电平，则不管声控部分输出的是高电平或低电平，555定时器最终都输出低电平， 在晚上光线较暗时，光敏电阻的阻值变大（最大约为50MΩ），在晚上我们要求555 定时器的4引脚输入高电平，若此时有声音即声控部分输出高电平，则555定时器最终 输出高电平。即控制灯泡在晚上无声时不亮。