第1章概述1.1课程简介电子工程设计是电子信息工程、通信工程、自动化等多专业本科生必修的实践类课程，按课程设计进行管理。该课程以小型电子系统的设计为载体，使学生了解产品研发的一般过程，掌握产品设计的基本方法，积累初步的实际工作经验，为从工科大学生向工程师的角色转换做好准备。1.2设计题目电子工程设计课程选择“小型温度控制系统”作为具体设计题目。需要完成非电量到电量信号转换、信号处理、数据采集、数据处理、人机交互、数据通信、控制等设计工作，几乎覆盖一般电子系统的所有设计环节。完成上述设计工作涉及传感器、非电测量、模拟电子技术、数字电子技术、计算机原理、接口技术、程序设计、自动控制、通信等知识应用，具有广泛的知识涵盖面。完成“小型温度控制系统”的设计，不需要特殊的电子元器件和专用仪器设备，作为一般的实践教学任务具有较好的可操作性。1.3任务与安排1.3.1小型温度控制系统设计要求在实施小型电子系统设计工作之前，应明确系统基本的功能、指标要求，采用的元件要求，以及结构安装要求等。本系统为教学实验系统，只提出功能、指标和采用元件的设计要求。⑴温度控制范围：0~100℃℃⑵测温元件：半导体温度传感器AD592⑶温度控制执行元件：半导体制冷片⑷核心控制部件：C8051F系列单片机11.3.2小型温度控制系统基本组成图1-1小型温度控制系统组成框图⑴受控对象：或称温度控制执行元件，为半导体制冷片。通过改变半导体制冷片电压的极性实现制冷/制热转换；通过改变半导体制冷片的控制电压（须有4安培以上的电流驱动能力）改变制冷或制热温度。⑵前向通道：包括热力学温度到电信号的转换部件（温度传感器），测温信号的处理电路（变送器或信号调理器），模拟信号到数字信号转换电路（数据采集单元）。主要完成温度测量工作，获取的温度数据经数据处理单元分析计算后，转换为显示数据通过人机交互单元输出显示。⑶后向通道：包括控制数据（数字量）到控制信号（模拟量）的转换电路（控制信号产生单元），提供电流驱动能力的电路（控制驱动单元）。数据处理单元以测量温度和设定温度作为基本参数，通过某种控制算法得到温度控制数据，通过后向通道实施对半导体制冷片的温度控制。⑷数据处理单元：以单片机为核心部件，通过编写程序完成数据采集，数据处理，温度控制，人机信息交互管理等工作。⑸人机交互单元：通过按键、编码器进行功能设定和数据输入，通过LED或LCD进行系统运行状态、运行结果等信息的输出。1.3.3内容安排电子工程设计训练分为准备和实施二个过程，准备过程进行必要的知识和技能准备，实施过程进行系统的设计与实现。小型温度控制系统的设计又分为基本系统设计和扩展功能设计2个部分，扩展功能设计部分又包括多个设计题目。变送器传感器驱动器测温控温单片机受控模/数对象转换器数/模转换器前向通道后向通道主控制单元人机交互控制执行单元单元0~100℃℃0~100℃℃2第1章概述图1-2小型温度控制系统扩展及延伸功能关系示意图电子工程设计课程的整个进程又分为三个阶段，每个阶段2个学分，60学时，独立为一门课程，分别为电子工程设计1、电子工程设计2、电子工程设计3。第一、二阶段（电子工程设计1、电子工程设计2）为强化训练，学生在教师的带领下完成温度控制系统基本部分的设计；第三阶段为自主训练，由学生在温度控制系统的扩展功能部分选择题目独立完成设计工作。1.4专用实验设备电子系统的设计与实现需要从微观和宏观2个方向验证设计结果的正确性。微观上是指在设计、实现过程中对每一个模块或一个模块内部的局部电路进行检测，以确认电路的运行情况是否满足设计的预期。宏观上是指在完成所有硬件、软件的设计、实现工作以后，对系统总体性能与技术指标的全面测试。“微观检测”可以在模拟环境中进行：电路模块的激励信号可以由专用设备模拟产生，优点是可以对输出信号做任意改变或设置；控制执行部件的运行特性可以由专用设备进行软件模拟，安全、节能，并且保证了检测过程的可操作性。“宏观测试”必须在真实环境中进行：由真实的探测器为系统提供测量信号；用真实的执行部件反应系统的控制结果。精准测试出系统...
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