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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。

℃温度控制范围：0℃~100℃

℃测温元件：半导体温度传感器AD592

℃温度控制执行元件：半导体制冷片

℃核心控制部件：C8051F系列单片机

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电子工程设计任务书

1.3.2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

℃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。

℃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。

℃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。

℃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。

℃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。

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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；