姓 名：
班 级：
学 号：
日 期：
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 |
3kvm管理系统 | 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。
* 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。防尘机箱
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模拟训练系统年出版。
2．郑步生. Multisim2001电路设计及仿真入门与应用.电子工业出版社.2002
3．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，2002
4．扬志亮. Protel99SE电路原理图设计技术 .西北工业大学出版社. 2002
5．
6．
2015年12月31日
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：
软件仿真图如下图2：
图2
2．单元电路设计：
1) 湿敏电容HS1101
HS1101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
图5
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 | 100 |
F | 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1
2) 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。
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：
c) 各元件原理介绍
时基电路TLC555
图12（内部等效电路）
TLC555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13
4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：高触发端THRES，也称阈值端，高于2/3电源电压时即截止。
7脚：放电端DISCH。
8脚：电源正极VDD。
14位二进制串行计数器/分频器CD4060
CD4060 是由一振荡器和 14 级二进制串行计数位组成，振荡器的结构可以是creg RC 或晶振电路，RERST 为高电平时，计数器清零且振荡器停止工作,所有的计数器均为主-从触发器,在 φo和φo的下降沿，计数器以二进制进行计数,在时钟脉冲线上使用施密特触发器对时钟的上升和下降时间无限制。
图14 （CD4060的RC典型振荡）
图15为CD4060的引脚图，引脚功能如下：
φI?????时钟输入端
φo?????时钟输出端
φo??? 反向时钟输出端
Q4-Q10,Q11-Q14? 计数器输出端
Q14?????? 第 14 级计数器反相输出端
VDD???? 正电源
VSS???? 地
CD4060 通过外部简单的RC元件，可实现RC振荡，其振荡频率计算公式
为F=1/(2.3RC),输出方波频率可选，有2的4次方～10次方，12次方，
13次方，14 次方。
双重数据触发器CD4013
CD4013是由具有置位（SET）和复位（RESET）功能的2个数据型触发器构成的，对数据输入施加的信息，以时钟输入的低电平读入，以高电平传输到输出端Q。置位和复位，通过把各自的输入做成高电平，能够独立地进行时钟输入。
图16
无焰泄放装置图16为CD4013的引脚图，图17为CD4013的内部框图
图17
计数器仿真
三、 制作调试
手机镀膜机
1、 按原理图和各元件从低到高的焊接要求，进行相应的焊接。
2、 外部接线
J1接入+5V、＋12V和GND工作电源。
3、 调试
（1） 调试目的，当湿度大于90％RH时，继电器K1吸合，反之K1断开。
（2） 湿度/频率转换电路。测量电路板TP-A点的频率，TP-A点的频率范围应该在6033Hz～7351Hz范围内，湿度与脉冲频率的关系见表1
RH | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
F | 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1
（3） 基准频率调整。调节RP1可改变RC振荡频率，将RC振荡电路的振荡频率调整为618
6Hz（对应相对湿度90％RH），如果我们把频率计的探头直接接入RC振荡电路，会严重引起振荡电路频率漂移，所有我们只能测量通过4级分频后的脉冲信号(TP-B点)，通过4级分频后的信号为6186÷16≈386Hz。
