【2017年整理】环境湿度控制器.doc

题目名称： 环境湿度控制器 姓 名： 班 级： 学 号： 日 期： 数字电子电路课程设计说明书2数字电子电路课程设计任务书一．设计分组：制作每两人一组 二．时间安排：1 周，进度要求如下序号 设计内容 所用时间1 布 置 任 务 及 调 研 ， 电子系统的总体设计 1 天2 设 计 方 案 的 验 证 ,电子系统电路图绘制 1 天3 制作 1 天4 调试 1 天5 撰写设计报告书，答辩 1 天合 计 5 天课程设计起止日期：三、课程设计任务（即要求）：课程设计题目：环境湿度控制器的设计与制作（一）设计指标：1．基本功能：能够检测一定范围内的湿度值，过限报警2．主要技术参数：湿度检测范围：10%-100%RH；检测方式：频率与湿度之间的转换，当频率超过警戒值则指示灯变亮；报警方式:指示灯变亮报警3．设计湿度控制器原理图，学习用 multisim 软件设计并且画该原理图，然后仿真。

二）具体要求：1．设计方案的论证和选择（1） 、方案提出*查阅资料确定湿度控制器的电路框图 提出两种以上湿度控制器的电路设计方案2） 、方案选择和论证* 考虑方案的可行性、可靠性等实际问题，选择出较为合理的方案数字电子电路课程设计说明书3* 确定设计方案后，用 Protel（或 Multisim）软件绘出电原理图，并对各单元电路的工作原理进行分析2．制作、调试湿度控制器实物 ； 3．按设计任务书的要求的格式，撰写或打印课程设计报告书4．设计总结和答辩三）实验仪器、工具：1． 共阳（共阴）七段数码管/计数器/ 译码驱动集成电路2． 导线/电阻/电容/石英晶体/ 变压器等3．示波器、万用表四．设计报告要求：格式要求：（见附录）内容要求：1. 画出设计的原理框图，并要求说明该框图的工作过程及每个模块的功能 2. 画出各功能模块的电路图，加以原理说明（如 10 进制到 6 进制转换的原理，个位到十位的进位信号选择和变换等） 3.描述设计制作的数字钟及其运行结果说明测试中出现的故障及其排除方法4.总结：设计过程中遇到的问题及解决办法；课程设计中的心得体会；对课程设计内容、方式、要求等各方面的建议。

5.附录 1：画出总布局接线图（集成块按实际布局位置画，关键的连接单独应画出，计数器到译码器的数据线、译码器到数码管的数据线可以简化画法，但集成块的引脚须按实际位置画，并注明名称 ） （或附上实物照片）6. 附录 2：元器件清单五、课程设计参考资料1.彭介华主编：《电子技术课程设计指导》 ，高等教育出版社，2002 年出版2．郑步生. Multisim2001 电路设计及仿真入门与应用.电子工业出版社.20023．高吉祥主编．电子技术基础实验与课程设计．北京：电子工业出版社，20024．扬志亮. Protel99SE 电路原理图设计技术 .西北工业大学出版社 . 20025． 年 12 月 31 日 数字电子电路课程设计说明书4环境湿度控制系统能实现对环境湿度的控制警告，它设计到压频转换、放大、整形、分频、频率比较等多种电路，具有一定的实用意义一． 指标要求1、基本功能：能够检测一定范围内的湿度值，过限报警2、主要技术参数：湿度检测范围：10%-100%RH；检测方式：频率与湿度之间的转换，当频率超过警戒值则指示灯变亮；报警方式:指示灯变亮报警3、设计湿度控制器原理图，学习用 multisim 软件设计并且画该原理图，然后仿真。

4、实物具体效果：对湿敏电容轻微哈气，使湿敏电容周围的相对湿度增大，湿度/频率转换电路输出频率降低，当脉冲频率低于设定值（对应相对湿度 90％RH）时，湿度控制电路启动输出（K1 吸合，LED1 点亮） ，停止对湿敏电容哈气，湿敏电容脱湿后（脱湿时间约 20 秒） ，湿度控制电路停止输出（K1 断开，LED1 熄灭） 二．设计计算1．总体方案设计：本次湿度控制电路主要由湿敏电容、湿度/频率转换电路、基准脉冲发生电路、频率比较电路和湿度控制输出电路组成系统框图如下图1：图 1数字电子电路课程设计说明书51 2 3 4ABCD4321DCBA TitleNumber RevisionSizeA4Date: 3-May-2008 Sheet of File: D:\制制制制\2008制4制\制制制1\制制制\制制制制制制.ddbDrawn By:R62.2KR194.7kR1710kR1200R10270K R149.1KC147uVCCD11N4007Q21815K1HHC66A-DC12VLED1StartRP14.7KC3 0.01D5 Q 1CLK3Q 2R4S6U4ACD4013Q11815R1510k+12VD21N4148R72.2KSL+SL-GNDVCCSL+SL-SL+SL-C7100uC60.1VCCR32.7k123J1CON312J2CON2+12VR9270KR22.7K R447KR1136K R13430KR12470KRH C2HS1101R82.2KLED2PowerVCCC50.1C40.1TP-ATP-BTP-CTRIG2OUT 3RESET4CONT5 THRES 6DISCH 7VCC8GND1U1TLC555ΦI11Φo9ΦI10RERST12Q4 7Q5 5Q6 4Q7 6Q8 14Q9 13Q10 15Q12 1Q13 2Q14 3U2CD4060ΦI11Φo9ΦI10RERST12Q4 7Q5 5Q6 4Q7 6Q8 14Q9 13Q10 15Q12 1Q13 2Q14 3U3CD4060Q31015 Q41015R1610KR1810KR547KVCCTP-D软件仿真图如下图 2：图 22．单元电路设计： 1) 湿敏电容 HS1101HS1101 湿敏电容传感器外形如图 3，它具有测量精度高、互换性好、工作稳定等特点，HS1101 为容性器件，环境相对湿度在 55％RH 时，HS1101 的典型容量为 180pF，湿度－容量对应表见图 4图 3 图 4数字电子电路课程设计说明书6左图 5 为 HS1101 典型应用图，此电路为典型的 555 非稳态电路，HS1101 作为电容变量接在 555 的 TRIG 与 THRES 两引脚上，引脚 7 用作电阻 R4 的短路，等量电容 HS1101 通过 R2 与 R4 充电到门限电压约 0.67Vcc，通过 R2 放电到触发电平约 0.33Vcc，然后 R4 通过引脚7 短路到地，传感器由不同的电阻 R4 与 R2 充放电其循环工作。

其输出频率表见下表 1：RH 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100F 7351 7224 7100 6976 6853 6728 6600 6468 6330 6186 6033注：555 为典型的 COMS 类型，TLC555 （RH：百分比相对湿度， F：频率Hz）表 12) 湿度/频率转换电路湿度/频率转换电路由湿敏电容HS1101 和 TLC555 等组成湿度/频率转换电路，转换电路将湿度物理量转换为与湿度大小相对应的脉冲频率图 6 3) 基准脉冲发生电路基准脉冲发生电路，包括整形和分频）集成电路 U3 与外部 RC 元件组成基准脉冲发生器，经过 12 级分频后将信号输出专门用来产生电脉冲和对电图 5数字电子电路课程设计说明书7图8脉冲进行放大、变换和整形的电图 7 路产生脉冲的方法有多种，例如：多谐振荡器等我们这里用的是 RC 振荡和 CD4060，其中T=2.3RC 4) 频率比较电路脉冲频率比较电路由U2 和部分外围元件组成，频率比较电路接受来自湿度/频率转换电路和基准脉冲发生电路的信号，比较结果经 D 触发器锁存后输出驱动继电器 K1 吸合。

5) 湿度控制输出电路通过对 tp-a 和 tp-c 两点频率的比较来判断是否报警数字电子电路课程设计说明书81 2 3 4ABCD4321DCBA TitleNumber RevisionSizeA4Date: 3-May-2008 Sheet of File: D:\制制制制\2008制4制\制制制1\制制制\制制制制制制.ddbDrawn By:R62.2KR194.7kR1710kR1200R10270K R149.1KC147uVCCD11N4007Q21815K1HHC66A-DC12VLED1StartRP14.7KC3 0.01D5 Q 1CLK3Q 2R4S6U4ACD4013Q11815R1510k+12VD21N4148R72.2KSL+SL-GNDVCCSL+SL-SL+SL-C7100uC60.1VCCR32.7k123J1CON312J2CON2+12VR9270KR22.7K R447KR1136K R13430KR12470KRH C2HS1101R82.2KLED2PowerVCCC50.1C40.1TP-ATP-BTP-CTRIG2OUT 3RESET4CONT5 THRES 6DISCH 7VCC8GND1U1TLC555ΦI11Φo9ΦI10RERST12Q4 7Q5 5Q6 4Q7 6Q8 14Q9 13Q10 15Q12 1Q13 2Q14 3U2CD4060ΦI11Φo9ΦI10RERST12Q4 7Q5 5Q6 4Q7 6Q8 14Q9 13Q10 15Q12 1Q13 2Q14 3U3CD4060Q31015 Q41015R1610KR1810KR547KVCCTP-D图 9整体电路具体效果如下：对湿敏电容轻微哈气，使湿敏电容周围的相对湿度增大，湿度/频率转换电路输出频率降低，当脉冲频率低于设定值（对应相对湿度90％ RH）时，湿度控制电路启动输出（ K1 吸合，LED1 点亮） ，停止对湿敏电容哈气，湿敏电容脱湿后（脱湿时间约 20 秒） ，湿度控制电路停止输出（K1 断开，LED1 熄灭） 。

3．总体电路：a) 软件仿真图：b) 元件连接图：数字电子电路课程设计说明书9图 12（内部等效电路）1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 2-May-2008 Sheet of File: D:\制制制制\2008制4制\制制制1\制制制\制制制制制制.ddbDrawn By:ΦI11Φo9ΦI10RERST12Q4 7Q5 5Q6 4Q7 6Q8 14Q9 13Q10 15Q12 1Q13 2Q14 3CD4060RCc) 各元件原理介绍时基电路 TLC555TLC555 与 NE555 参数基本相同，但 TLC555 为 COMS 结构，具有温漂小、内部分布参数小等优点，是一块时基集成电路，它可以构成多谐振荡 器、单稳态触发器、施密特触发器等，是一块用途广泛的集成电路TLC555 集成电路管脚如图 13：TLC555 引脚功能简介：1 脚：公共地端为负极2 脚：低触发端 TRIG，低于 1／3 电源电 压时即导通3 脚：输出端 OUT，电流可达 200mA图 134 脚：强制复位端 RESET，不用时可与电源正极相连或悬空。

5 脚：用来调节比较器的基准电压，简称控制端 CONT，不用时可悬空，或通过 0.01μF 电容器接地6 脚：。