温度检测及控制电路课程设计

模拟电路课程设计

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一、设计课题：温度监测及控制电路的设计

二、主要内容

1、设计由双臂电桥和差动输入集成运放组成的桥式放大电路。

2、掌握滞回比较器的性能和调试方法。

3、学会系统仿真、测量和调试。

。

三、设计要求

1、撰写设计说明书一份(3000字左右)

2、仿真

四、课程设计说明书的主要内容及撰写顺序

1、课题名称

2、设计任务书

3、中英文摘要和关键词

4、目录

5、绪论

6、正文（分章、节、小节三级标题撰写）

1）方案选择与论证；

2）方案的原理框图，总体电路图及原理说明；

3）单元电路设计与原理说明，元器件选择和电路参数计算说明；

4）电路仿真。对仿真中出现的问题进行分析，并说明解决的措施；测试、记录、整理与结果分析。

7、收获体会、存在问题和进一步的改进意见等。

8、参考文献

9、谢词

10、附录A：总电路图和PCB图

附录B：元器件清单

附录C：集成模块的管脚排列与管脚功能

五、参考文献

摘要

随着数字化时代的到来，用传统的水银或酒精温度计来测量温度,不仅测量时间长、读数不方便、而且功能单一,已经不能满足人们的要求。于是提出，测温电路利用铂热电阻桥式温度传感器监测外界温度的变化,通过三运放差分放大电路将温度传感器的阻值变化转换的电压信号的变化放大,然后利用A/D转换实现模拟信号到数字信号的转换，,根据模拟电路部分电路原理计算得出最后输出电压与温度值的关系, 并通过数码管显示当前值，使其与温度数值上相等，从而实现温度的测量；并利用单限比较器来实现对温度的控制，通过设定温度上下限可使整个系统工作于一个限定的温度范围内；再者还加载了报警装置，当被测温度超出设定温度范围时，声光报警装置工作，使它的功能更加完善，使用方便起来。本设计是采用了温度的测量、温度的显示、温度的控制和报警装置三部分来具体实现上述目的的。

关键字：热电阻，三运放差分电路，，A/D转换器，LED显示电路Abstract

With the advent of the digital age, with the mercury or alcohol thermometer to measure temperature, not only to measure a long time, reading is not convenient, and a single function, can not meet people demands. Therefore proposed that the temperature measurement circuit uses platinum thermistor bridge temperature sensor to monitor the outside temperature changes, and three op amp differential amplifier circuit resistance change of the temperature sensor to convert the voltage signal changes enlarge, then use the A / D converter for analog signal to digital signal conversion, the relationship of the final output voltage and temperature values, calculated according to the part of the circuit schematic of the analog circuit and digital display current value equal to the temperature value, enabling the measurement of the temperature; and use single limit to the temperature control by setting the temperature of the upper and lower limits to bring the whole system in a limited temperature range; Furthermore, the alarm device is loaded, when the measured temperature exceeds the set temperature range, sound and light alarm device, so that its function is more complete and easy to use up. The design is the measurement of temperature, temperature display, temperature control and alarm device three parts to concrete realization of these purposes.

一、前言-

二、绪论

三、温度测量与控制设计设计思想及方案论证

3.1设计思想

3.2设计原理框图

3.3设计方案论证

3.4 模块划分

四、单元电路设计与原理说明、电路参数和仿真结果说明

4.1单元电路设计

4.2 温度测量的实现过程及参数计算

4.3 调试重点和仿真结果

五、温度控制及报警电路。

5.1温度的测量和实现原理图

5.2控制电压的设定

5.3报警部分的实现

六、各参数设定、元件说明及仿真结果。

6.1参数设定：

6.2 元件说明

6.3 仿真结果（见附录）

七、设计体会与总结

八、参考文献-

九、谢词

十、附录

附录A 电路图

附录B 元件清单

附录C 管脚功能

前言

《模拟电子技术》是一门发展迅速、实践性和应用性很强的电子技术专业基础课程。为了适应现代电子技术飞跃发展的需要，更好的培养21世纪应用型电子技术人才，需要在加强学生基础理论学习的同时，还要加强实验技能的训练。提高动手能力和课堂理论知识是相辅相成的。将理论知识、课题内容的作业、讨论与技能训练相结合，融为一体，课程设计以此为目的使能力培养贯穿于整个教学过程。

本次课程设计（温度监测与控制原理）综合了模拟电路中的许多理论知识，它使我们学过的相关理论知识得到更好的巩固，并使理论知识与实际问题相联系。提高自己的动手实践能力、安装与检测电路的能力。

本系统具有通用性强，简单实用，性价比高等优点，只需对系统中的传感器进行简单的调整，就可以方便地用于其它用途的测量系统，如心电测量，压力测量等。

本系统在设计中对于Pt100的阻值与温度的关系存在非线性这一点没有严格考虑，这一点将制约系统的测量精度，是下一步进行改进的主要研究问题。

其中主要涉及到的基础知识的应用，放大电路的分析方法和应用，集成运放放大电路与基本运算电路的性能与作用，基本偏置电路的设计及其应用等。涉及到了应用PCB板的一些基础知识。对于综合运用所学过的知识有一定的帮助和巩固。

限于个人能力有限、时间创促和初次设计该课题，设计中难免存在错误、错漏和不妥之处，恳请老师给予指正，在此致谢！

三、温度测量与控制设计设计思想及方案论证

3.1设计思想

由于本设计是测温及控制电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行放大滤波，设计需要用到测温电路，放大电路。本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，简单而可行，具有方便，测温范围广，测温准确。温度传感器采用铂热电阻，放大电路采用误差小，精度高的三运放差分电路。 3.2设计原理框图

工作原理

原理框图

3.3设计方案论证

温度测量电路由正温度系数电阻特性的铂热电阻Rt100为一臂组成测温电桥，经测量放大器和滤波电路后输出；其值与控制温度相比较，超出设定温度范围则报警电路工作产生声光报警。

3.4 模块划分

由电路工作原理，本系统可划分为二个模块：

① 温度测量电路 ② 温度控制和报警电路

四、单元电路设计与原理说明、电路参数和仿真结果说明

4.1单元电路设计

温度的测量和实现原理图

温度测量电路

控制温度

比较器

超温报警

控制开关

温度传感器

差动输入放大器

低通滤波器

U1A LM324N 3

U2A LM324N

U3A

LM324N

R11

1k|?

R121k|?

5.1kΩR105.1kΩR13

20kΩR1420kΩ

VCC 12V VCC

12V

VCC 12V

Rp2

30kΩKey=A

30%

XMM1

XSC1

A B

Ext Trig

R110kΩR210kΩR3100|?

Rp1500|?

Key=A 80%

XMM2

VDD

VDD 9V

VEE

-12V 9

6VDD

VCC VCC

VEE -12V

4VCC VEE

U4OP07CN8

R4200kΩ

R5200kΩ

C1100nF

C2100nF

VDD -12V

XMM4

VEE

12V

VEE VDD

图2.0 测温电路

工作原理：温度测量电路如图2.0所示，它由传感器电桥、三运放差分放大器和二阶低通滤波器组成。采用阻值Rt=100的铂金属热电阻为传感器，它由较高的测量精度，并且在较大的温度范围内有很好的线性。通过测温电桥把电阻随温度的变化转换为电压的变化，再通过一个三运放差分放大电路将小信号电压值放大，最后经过一个二阶有源低通滤波器，得到电压值。首先调节滑动变阻器Rp1使温度等于0℃时输出电桥平衡，即输出为零；然后调节滑动变阻器Rp2改变电压放大倍数，使温度等于100℃时，输出电压为1V ，满足输出电压和温度成线性关系，这样数值关系有U0=T/100。由该电压值可以直接推知当前温度值，从而达到温度测量的目的。

4.2 温度测量的实现过程及参数计算

1）铂电阻温度传感器

铂电阻温度传感器是一种以白金(Pt)作成的电阻式温度

传感器,分为PT100和PT1000属于正电阻系数,特点：极佳的

线性，宽广的测温范围（-200～600℃），高精度，高可靠性。

10kΩ

100|?

Rp1

500|?

Key=A

80% XMM2

VDD

实现方式：桥式测电阻。如右图所示：

其电阻和温度变化的关系式：R=Ro(1+αT)

其中α=0.00392, Ro为100Ω(在0℃的电阻值),T为摄氏温度；

α=0.00386，Ro为1000Ω(在0℃的电阻值),T为摄氏温度。

用传感器电桥实现温度测量，

工作原理：利用电桥将随温度变化的阻值转换为电压，电桥输出电压为：

Ux=U(R1.Rp1—R2Rt)/(R1+Rt)(R2+Rp1)

若取R1=R2=R0,调节电位器，使其等于00C时的Rt值Rt0，则，00C时电桥输出Ux=0V，当温度变化使热电阻的阻值增大△Rt时，电桥输出：

Ux=—R0△Rt/（R0+Rt0+△Rt）(R0+Rp1)·U，（式1）式中分母中含有△Rt项，故除测温电阻的非线性误差外，又增加了转换电路的非线性误差。故选择参数时应注意要满足△Rt《R0+Rt0这一条件。

参数选择：由Rt20=107.91Ω，Rt93=136.4Ω，Rt165=163.93Ω，

选R1=R2=10kΩ

∵R1》△Rt, Rp1=Rt0, △Rt=R0·ɑT

∴输出电压Ux≈—R0△Rt/（R0+Rt0）（R0+Rp1）·U=—8.82×10-4△Rt=—3.45×10-4T

仿真结果：A=80％，即Rp=100时，输出电压为零。

2）差动放大器及方案选择

根据输出电压信号的特点，前置级应该满足下述要求：（1）高输入阻抗。输出信号是不稳定的高内阻源的微弱信号，为了减少信号源内阻的影响，必须提高放大器输入阻抗。

一般情况下，信号源的内阻为100kΩ，则放大器的输入阻抗应大于1MΩ。（2）高共模抑制比CMRR。前置级须采用CMRR高的差动放大形式，能减少共模干扰向差模干扰转化。（3）低噪声、低漂移。主要作用是对信号源的影响小，拾取信号的能力强，以及能够使输出稳定。

如图2.3所示的同相并联三运放结构，这种结构可以较好地满足上面三条要求。放大器的第一级主要用来提高整个放大电路的输入阻抗。第二级采用差动电路用以提高共模抑制比。

图2.3 三运放差分放大电路

如图2.3为三运放构成的差分电路，这是一种现代工程中常用的差分放大结构。运放

A3和A4构成放大部分，A5为差分放大部分。从电路结构可知，该电路具有输入阻抗、共模抑制比高，温漂影响小和二级放大信号失真小等优点。

当R3=R4，R5=R6时，两级的总增益为两个差模增益的乘积，即：

Avd=(（Rp+2R1）/Rp)(R6/R4) （式2）

由此可知，上述电路具有输入阻抗高，共模抑制比高等优点，故选用此三运放差分电路来放大小输入电压信号Ux。

参数选择：R1=R2=5.1k ，Rp=30k ，R3=R4=1k ，R5=R6=20k

则输出电压U0=(（Rp+2R1）/Rp)(R6/R4)Ux，通过改变Rp可以改变电压放大倍数。调节Rp，使温度100℃时，输出电压U0值为1V。最终保证输出和温度数值上的一个线性关系，通过电压值可以知道温度值，而达到测量温度的目的。

3）滤波电路

图2.4 滤波电路

该电路为二阶有源低通滤波电路，本系统中主要用于去掉50Hz 信号和其他随机噪声的干扰，在对测量信号进行A/D 转换和显示之前对放大信号进行滤波，得到一较为稳定的输出信号。从滤波效果好和电路尽可能简单的角度考虑，如图2.4所示，该滤波电路采用高精度运放OP07。

① 通带电压放大倍数：LPF 的通带电压放大倍数就是f=0时输出电压与输入电压之比，而

对于直流信号而言，电路中的电容相当于开路，因此它的通带电压放大倍数就是同相比例电路的电压放大倍数，此电路相当于一电压跟随器，即Av=1。 ② 传递函数：Av （s ）=Av/(1+（3—Av ）sCR+(sCR)2)

③ 频率特性：令s=jw ，w 0=2*pi*f 0=1/RC ，可得A=Av/[（1—（f/f 0）2+j （3—Av ）f/f 0）]

当f= f 0时，A=Av/j （3—Av ）品质因数Q=A ｜f= f 0 /Av=1/(3—Av)

由二阶压控LPF 的幅频特性可知，当Q=0.7是滤波效果最好，此时Av=1.57。正是从这一点考虑，加上本系统滤波的需要设计了图2.4所示的二阶压控LPF ，此二阶压控LPF 的上截止频率为f 0=7.96。

4.3 调试重点和仿真结果

三运放差分电路两输入端均接地时，Ui=0，输出Uo 若有一个电压，需要对集成运放进行调零，使其输出为零；将Rt 换成其100℃时的阻值138.5 Ω，电桥输出电压为34.5mV ，调节滑动变阻器使其输出为1V 。图2.0所示，

仿真结果：Rt=138.5 Ω时，则示波器XM1输出1.009V ，XM2输出34.3mV ，XM4输出1.006V ，

U1 OP07CN8

R11

200k|? R12 200k|? C1

100nF

C2 100nF 1

0 2

VDD

-12V

VDD

XMM1

0 VCC 1.6V

XMM2

VEE 12V

VEE

VCC

基本满足关系。

五、温度控制及报警电路。

5.1温度的测量和实现原理图

工作原理：左边分压电路通过电阻分压，1、2端输出电压分别作为控制电压作为U2A 和U1A的输入，其中，U1A正端输入为上限值，U2A负端输入为下限值，并通过滑动变阻器可实现连续可调。两片555定时器作为报警电路：第一片为单稳态触发器，第二片为多谐振荡器。将温度测量部分输出的电压信号接到电路输入Ui端，当测量电压大于U1A发光二极管LED2亮，或小于U2A时，二极管LED1亮，74LS32输出为0，通过两个发光二极管的亮的位置可以判断此时温度过高还是过低。此时第一片5552输入端有一负脉冲，单稳态触发器进入暂稳态，输出3管脚为1，第二片555开始工作，输出一定频率的方波，驱动扬声器工作，从而产生声光报警。

5.2控制电压的设定

对温度测量的一个目的就是要对温度实现控制，此电路对温度的控制是靠一个单限比较器来定制一个预定温度的界限，将一个集成运放接成电压比较器的形式，输入一端接设定电压，一端接温度测量部分的输出电压，当测量电压超过设定值时，电压比较器输出为0。

图2.6给出了一个单限比较器。输入信号Ui接上面

温度传感器的输出Vo,，它加到U1A反相输入端，在同相输入端接一个参考电压（门限电平）Ur1（根据的最高温度设置）,同理Ui接U2A的同相输入端，反相输入端接参考电压Ur2（最低温度设置）。当输入电压UiUr2时，即温度低于最高设置值低于最低设置值时，输出为高电平UOH，

方案选择：考虑到电路实现要简单易行，故选用分压电路设置控制电压Ur，且通过滑动变阻器的调节可以实现控制电压连续可调。通过集成运放LM324与

VCC

12V VCC

12V

3.3kΩ

1kΩ

Key=A

50%

1kΩ

Key=A

50%

U1A

LM324N

U2A

LM324N

VDD

-12V

XMM2

VDD

VCC

Uo1

Uo2

图2.6

温度传感器差动输入放大器低通滤波器

输入电压比较。

控制上限电压Ur1=R5/(R1+R5)·Vcc

控制下限电压 Ur2= R3/(R2+R3)·Vcc （式3）

参数选择：由于测温范围20～165℃，所对应电压仅为几伏左右，所以分压电路选择12V 电源，R1=R2=3.3K Ω,R3=R5=1K Ω已经完全可以满足要求；集成运算放大器用LM324即可，LM324简单方便且不用调零。 5.3报警部分的实现

当温度超出设定值时，实际就需要报警来提醒，故用声光报警电路来完成此功能。本系统利用555来实现声音报警：两片555构成单稳态和多谐振荡器，当需要时产生一定频率的方波信号驱动扬声器发声。而仅需用发光二极管和非门接在图2.6的输出端即可实现光报警。

电路原理图如2.7所示：

5kΩU3A

74LS32D

>=1

LM555CN

GND 1

DIS 7

OUT

RST 4VCC

8THR 6CON

TRI 2R65kΩ7

C110nF

C210nF

XSC1

Ext Trig

LM555CN

GND

DIS 7

OUT

RST 4VCC

8THR 6CON

TRI 2611VEE

U6A

74LS00D

U7A

74LS00D

LED212

5LED1

R71k|?Key=A

50%R85MΩ

VEE

C310uF

15C410nF

160

XLV1

O u t p u t

VEE

C5160uF

1710

图2.7 声光报警电路

工作原理：把图2.6的Vo1接到74LS00的4管脚，Vo2接到74LS00的5管脚，

当温度的输出电压即Vi过高，高于设置的Ur1时，发光二极管LED2发光，当温度的输出

电压即Vi过低，低于设置的Ur2时，发光二极管LED1发光；当出现光报警时，第一片555的输入端2管脚为低电平，单稳态触发器进入暂稳态工作状态，输出高电平，驱动第二片555构成的多谐振荡器，最终扬声器响，从而实现了声光报警。其中，单稳态触发器延迟时间Tw=1.1RC。

六、各参数设定、元件说明及仿真结果。

6.1参数设定：

1)为使555构成的多谐振荡器能一段时间稳定输出报警，故Tw应稍大点，取R8=

5MΩ,C3=10uF,此时Tw=1.1（R7+R8）C3≈60s；

2)为使555构成的多谐振荡器输出一个较合适的频率，且使扬声器能正常工作，取

C4=C6=5KΩ,C1=0.01uF，则扬声器发出的声音频率为f=1.44/（R4+2R6）C1=9.6kHz；

3)555的5管脚不用时通过一电容接地，一般取C2=C4=0.01uF；

4)为使能驱动扬声器工作，C5应稍大点，取C5=160uF。

6.2 元件说明

（一）LM324：是常用的双极型放大器四运放，其管脚如图002所示，它在一个14脚芯片里封装了四个放大器，没有引出调零端。它的特点是：单电源工作，输入和输出都可以

接近到地点位。其具体性能指标如下。

●输入失调电压：典型为3mV，最大7mV

●输入失调电压温漂：最大7uV/℃

●输入偏置电流：典型45nA，最大150nA

●输入阻抗：典型2MΩ，最小0.3MΩ

●共模输入电压：0 — Vcc —1.5V

●共模抑制比：80dB

●转换速率：0.3V/us

●稳定时间：0.5us

●电源电压范围：3—32V，可双电源供电

●电源电流：四个运放典型值1.4mA，最大

值3mA

LM324实际由三个系列产品组成，即LM324、LM224和LM124。在民用电子产品中获

得大量的应用。

（二）555定时器：

表 2.6.1 555定时器功能表

Rd T状态0 X X 0 导通

1 >错误！未

找到引用

源。>错误！

未找到

引用源。

0 导通

1 <错误！未

找到引用

源。>错误！

未找到

引用源。

不变不变

1 <错误！未

找到引用

源。<错误！

未找到

引用源。

1 截止

本设计中555定时器主要用来设计报警电路。主要有由555构成的单稳态触发器和多谐振荡器。

1：555构成的单稳态触发器

图0031为由555定时器构成的单稳态触发器，其工作原理如下：接通电源瞬间，uc=0V,输出u0=1,放电三极管T截止。Ucc通过R给C充电。当uc上升到2Ucc/3时，比较器C1输出变为低电平，此时基本RS触发器置0，输出u0=0。同时，放电三极管T导通，电容C 放电，电路处于稳定，稳态时u1=1。

当输出负脉冲时，触发器发生翻转，是u0=1，电路进入暂稳态。由于u0=1,三极管T 截止，电源Ucc可通过R给C充电，当电容C充电至uc=2UCC/3时，电路又发生翻转，输出u0=0，T导通，电容C放电，电路自动恢复至稳态。可见，暂稳态时间由RC电路参数决定。若护绿T的饱和压降，则电容C上电压从0上升到2Ucc/3的时间，即输出脉冲宽度tw为；

Tw=RCln3=1.1RC

这种单稳态电路工作波形如图0032所示。

当输出信号由高电平变为低电平时，555内部的放电三极管T导通，电容C通过T放电，由于T饱和导通时电阻很小，因此电容电压迅速减小为0V，电路恢复到稳定状态，为下次触发做好准备。在图7.29电路中，它要求触发器脉冲宽度小于tw。并且输入u1的周期大于tw.如果输入脉冲宽度大于tw,可在输入端接一个RC微分电路，使输入负脉冲经RC微分变窄后再接到单稳态触发器上。

通常R取值在几百欧姆到几兆欧姆，电容取值在几百皮法到几百微法。因此，电路产生的脉冲宽度从几微秒到数分钟，精度可达0.1%。

2：555构成多谐振荡器

555定时器，构成多谐振荡器如图0041所示，图0042为其工作波形。

当接通电源Ucc后，电容C上的初始电压为0V，比较器C1，C2输出为1和0，使u0=1,放电管T截止，电源通过R1,R2向C充电。Uc上升至2Ucc/3时，RS触发器被复位，使u0=0,T 导通，电容C通过R2到地放电，uc开始下降，当uc降到Ucc/3时，输出u0又翻回到1状态，放电管T截止，电容C又开始充电。如此周而复始，就可在3脚输入波形信号。

由图0042可见，uc将在Ucc/3与Ucc/3之间变化，因而可求得电容C上的充电时间T1和放电时间T2

T1=(R1+R2)Cln2=0.7(R1+R2)C

T2=R2Cln2=0.7R2C

所以输出矩形波的周期为

T=T1+T2=(R1+2R2)Cln2=0.7(R1+2R2)C

振荡频率f=1/T=1.44/(R1+2R2)C

占空比q=R1+R2/ (R1+2R2)>50%

如果R1>>R2，则q=1，uc近似为锯齿波。

6.3 仿真结果（见附录）

在本设计中，多谐振荡器输出端接扬声器，用来声音报警。

将输出端接PROBE灯泡当被测温度过高时，X2和X3同时亮，当被测温度过低时，X2和X1同时亮；当产生声光报警时，X1持续亮，而由于555输出端为频率为f的方波，故X2一闪一闪的。

设计后总的电路图,图中分别有温度的测量、控制和报警部分。设计内容的实现，是通过铂热电阻桥式传感器将温度转为电压信号，经过放大器放大后输出，输出信号接两个LM324单限比较器，一个LM324单限比较器的输出端通过与控制电路的分别发光二极管相连，经过或门与报警电路的输入端连接，由此设计任务完成。

七、设计体会及总结

此次课程设计，我设计的是温度测量与控制电路，这个课题涉及到模电与数电的相关知识。这个课题经过查阅大量资料，分析题目以及老师的帮助与指导，最终确立一套可行的方案，并通过Mulisim仿真，总结课程设计论文，完成本次设计，从中我获益良多。具体如下: 1. 通过本次实践，我最大的障碍在控制电路的设计上，通过查阅大量图书，并在老师的启发下才有了初步进展，本次课设让我经历了一次发现问题，解决问题的具体过程，这是我今后学习研究的良好开始，为以后的设计做好铺垫，打好基础。

2. 我深刻得理解了理论与实践的差异，实践远比理论要难得多，只有经过大量的试验才能得要预期的结果。

3. 单单利用课堂上学到的知识来完成课程设计是远远不够的，因为设计是一个系统化的，多元化的，所以我们必须查找大量资料来完成设计。当然，在查阅资料过程中，我们必须得用心学习，提取精华，掌握原理，并结合设计要求来确定可行方案进而完成设计。

总之，本次课程设计，我体会到，遇到困难不可怕，总能找到突破口，最终解决问题；不管什么时候自己的知识总是有局限性的，我要一直抱有不断求知的态度去学习，戒骄戒躁，必将受益匪浅！

八、参考文献

1、马建国主编.电子系统设计. 北京：高等教育出版社，2004

2、康华光主编.模拟电子技术..北京：高等教育出版社，2007

3、实用电路分析. 刘春晖主编.北京电子报.1995

4、电子系统设计与实践.周群，杨刚主编.电子工业出版社.2004

5、模拟集成电路应用. 王秀杰，张畴先.西北工业大学出版社.1994

6、模拟电子技术. 程开明主编.重庆大学出版社.1992

7、电路分析与电子技术. 湖南工学院电工电子实验室编2005

8、PROTEL 99SE原理图与PCB及仿真.清源计算机工作室.机械工业出版社.2005

9、电工电子技能训练.熊幸明主编.电子工业出版社.2005

10、电路分析.曹才开主编.清华大学出版社.2005

11、大学生电子设计网、https://www.360docs.net/doc/885085998.html,

12、中国电子元器件咨询网、https://www.360docs.net/doc/885085998.html,

13、电子课程设计网、https://www.360docs.net/doc/885085998.html,

14、模拟电子技术精品课程设计网、https://www.360docs.net/doc/885085998.html,

九、谢词

本次课程设计在设计过程中得到李海鲲老师的悉心指导。并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。对肖梅老师的感激之情是无法用言语表达的。感谢诸位老师等对我的帮助，她们细心指导我的学习与设计，在此，我要向诸位老师深深地鞠上一躬。我还感谢机电学院为我们提供了良好的设计条件，让我顺利完成此次课程设计。最后，我衷心的感谢长安大学对我们的教育和支持。

十、附录：

附录A：

附录B：元件清单

编号名称型号参数数量备注

01 集成运算放大器LM324 2

02 集成运算放大器OP-07 1

03 555定时器LM555CN 2

04 与非门74LS00D 1

05 或非门74LS28N 1

06 灯PROBE 3

附录C：

555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 A1 的反相输入端的电压为 2VCC /3，A2 的同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 A2 的输出为 1，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 A1 的输出为 1，A2 的输出为 0，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。

<555引脚图>

PT100温度传感器测量电路

PT100温度传感器测量电路温度传感器PT100是一种稳定性和线性都比较好的铂丝热电阻传感器,可以工作在 -200℃ 至650℃ 的范围.本电路选择其工作在 -19℃ 至500℃ 范围。整个电路分为两部分,一是传感器前置放大电路,一是单片机 A/D 转换和显示,控制,软件非线性校正等部分。前置放大部分原理图如下：工作原理: 传感器的接入非常简单,从系统的 5V 供电端仅仅通过一支 3K92 的电阻就连接到 PT100 了.这种接法通常会引起严重的非线性问题,但是.由于有了单片机的软件校正作为后盾,因此就简化了传感器的接入方式. 按照 PT100 的参数,其在0℃ 到500℃ 的区间内,电阻值为 100 至280.9Ω，我们按照其串联分压的揭发，使用公式：Vcc/(PT100+3K92）* PT100 = 输出电压（mV），可以计算出其在整百℃时的输出电压，见下面的表格：

一种新型多点测温系统的设计

一种新型多点测温系统的设计一种新型多点测温系统的设计 1温度传感器DS18B20介绍 DALLAS公司单线数字温度传感器DS18B20是一种新的“一线器件”，它具有体积小、适用电压宽等特点。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。DS18B20支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55℃～+125℃，在-10℃～+85℃范围内，精度为±0.5℃；通过编程可实现9～12位的数字值读数方式；可以分别在93.75ms和750ms内将温度值转化为9位和12位的数字量。每个DS18B20具有唯一的64位长序列号，存放于DS18B20内部ROM只读存储器中。 DS18B20温度传感器的内部存储器包括1个高速暂存RAM和1个非易失性的电可擦除E2RAM，后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。暂存存储器包含了8个连续字节，前2字节为测得的温度信息，第1个字节为温度的低8位，第2个字节为温度的高8位。高8位中，前4位表示温度的正(全“0”)与负(全“1”)；第3个字节和第4个字节为TH、TL的易失性拷贝；第5个字节是结构寄存器的易失性拷贝，此三个字节内容在每次上电复位时被刷新；第6、7、8个字节用于内部计算；第9个字节为冗余检验字节。所以，读取温度信息字节中的内容，可以相应地转化为对应的温度值。表1列出了温度与温度字节间的对应关系。 2系统硬件结构系统分为现场温度数据采集和上位监控PC两部分。图1为系统的结构图。需要指出的是，下位机可以脱离上位PC机而独立工作。增加上位机上位机的目的在于能够更方便地远离现场实现监控、管理。现场温度采集温度采集部分采用8051单片机作为中

温度检测与控制实验报告材料

实验三十二温度传感器温度控制实验一、实验目的 1.了解温度传感器电路的工作原理 2.了解温度控制的基本原理 3.掌握一线总线接口的使用二、实验说明这是一个综合硬件实验，分两大功能：温度的测量和温度的控制。 1.DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20简介 Dallas 半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持3V～5.5V的电压围，使系统设计更灵活、方便。 DS18B20测量温度围为 -55°C～+125°C，在-10～+85°C围,精度为±0.5°C。DS18B20可以程序设定9～12位的分辨率，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。 DS18B20部结构 DS18B20部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列如下: DQ为数字信号输入/输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位（28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。 DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例:用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625℃/LSB形式表达，其中S为符号位。 Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 232221202-12-22-32-4 Bit15 Bit14 Bit13 Bit12 Bit11 Bit10 Bit9 Bit8 S S S S S 262524这是12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的

温度检测电路

第１章绪论 1.1 引言温度检测在自动控制系统电路设计中的使用是相当广泛的，系统往往需要针对控制系统内部以及外部环境的温度进行检测，并根据温度条件的变化进行必要的处理，如：补偿某些参数、实现某种控制和处理、进行超温告警等。因此，对所监控环境温度进行精确检测是非常必要的，尤其是一些对温度检测精度要求很高的控制系统更是如此。良好的设计可以准确的提取系统的真实温度，为系统的其他控制提供参考；而相对不完善的电路设计将给系统留下极大的安全隐患，对系统的正常工作产生非常不利的影响。本文结合实践经验给出两种在实际应用中验证过的设计方案。 1.2 设计要求 1.确定设计方案画出电路图 2.完成所要求的参数计算 3.对电路进行焊接与组装 4.对电路进行调试 5.写出使用说明书 1.2.1 设计题目和设计指标设计题目：温度检测电路技术指标：1. 量程：0-30摄氏度 2. 两位数码管显示 1.2.2 设计功能 1. 温度检测

2. 信号调理 3. 数码显示 1.2.3 硬件设计 1.传感器可选择LM35（因为热敏电阻的精度不高）。 2.模数转换，译码可选择集成芯片ICL7107芯片。 3.显示电路可以选择数码管三位显示室温。 1.3 需要做的工作 1.器件选型 2.原理图绘制 3.各个流程设计 4.仿真之后做出实物

第２章电路的方框图 2.1 数字温度计电路原理系统方框图数字温度计电路原理系统方框图，如图1-1所示。图1-1 电路原理方框图 2.2 方框图工作流程介绍通过温度传感器采集到温度信号，经过放大电路送到A/D 转换器，然后通过译码器驱动数码管显示温度。在温度采集过程中我们选择多种传感器进行比较，但我们最终选择LM35温度传感器，因为它校准方式简单，使用温度范围适中。在A/D转换和译码的过程中，我们选择了ICL7107芯片，因为他集模数转换与译码器于一体，使得外围电路简单，易于焊接，而且抗干扰能力强。

温度检测系统汇总

机电专业课程设计温度检测系统学生姓名李晓晓学院中国矿业大学年级专业2011机电专本指导教师孙长青完成日期2012年6月前言

温度是表征物体冷热程度的物理量，是工业生产和自动控制中最常见的工艺参数之一，生产过程中常常需要对温度进行检测和监控。在传统的温度测控系统设计中，往往采用模拟技术进行设计，这样就不可避免地遇到诸如传感器外围电路复杂及抗干扰能力差等问题;而其中任何一环节处理不当，就会造成整个系统性能的下降。采用数字温度传感器与单片机组成的温度检测系统进行温度检测、数值显示和数据存储，体积减小，精度提高，抗干扰能力强，并可组网进行多点协测，还可以实现实时控制等技术，在现代工业生产中应用越来越广泛。本设计就采用以51单片机为核心，和单总线数字式温度传感器DS18B20 模拟出一温度控制系统，当温度没有超过预设温度时数码管显示当前温度，此本系统就是一个温度计。当温度超过预设温度时电路中的发光二极管就会闪烁报警，当温度降下时就停止闪烁，此时本系统就是一个温度监控器。以DS18B20 为代表的新型单总线数字式温度传感器集温度测量和A/D转换于一体,直接输出数字量，与单片机接口电路结构简单，广泛使用于距离远、节点分布多的场合，具有较强的推广应用价值。目录

前言 (1) 1 总体设计方案 (3) 1.1设计的目的及意义 (3) 1.2总体设计思路 (3) 1.3总体设计方案设计 (3) 2 系统的硬件结构设计 (4) 2.1器件的选择 (4) 2.2电路设计及功能 (8) 2.3单片机的内部资源 (9) 2.4芯片DS18B20器件介绍 (10) 3 系统的软件设计 (13) 3.1设计的流程图 (13) 3.2系统部分程序的设计和分析 (14) 结论 (16) 附录Ⅰ程序设计 (17) 附录Ⅱ参考文献 (21) 附录Ⅲ结束语 (22) 附录Ⅳ实物照片 (23) 1 总体方案设计

温度测量控制系统的设计与制作实验报告(汇编)

北京电子科技学院课程设计报告 ( 2010 – 2011年度第一学期) 名称：模拟电子技术课程设计题目：温度测量控制系统的设计与制作学号：学生姓名：指导教师：成绩：日期：2010年11月17日

目录一、电子技术课程设计的目的与要求 (3) 二、课程设计名称及设计要求 (3) 三、总体设计思想 (3) 四、系统框图及简要说明 (4) 五、单元电路设计（原理、芯片、参数计算等） (4) 六、总体电路 (5) 七、仿真结果 (8) 八、实测结果分析 (9) 九、心得体会 (9) 附录I：元器件清单 (11) 附录II：multisim仿真图 (11) 附录III：参考文献 (11)

一、电子技术课程设计的目的与要求（一）电子技术课程设计的目的课程设计作为模拟电子技术课程的重要组成部分，目的是使学生进一步理解课程内容，基本掌握电子系统设计和调试的方法，增加集成电路应用知识，培养学生实际动手能力以及分析、解决问题的能力。按照本专业培养方案要求，在学完专业基础课模拟电子技术课程后，应进行课程设计，其目的是使学生更好地巩固和加深对基础知识的理解，学会设计小型电子系统的方法，独立完成系统设计及调试，增强学生理论联系实际的能力，提高学生电路分析和设计能力。通过实践教学引导学生在理论指导下有所创新，为专业课的学习和日后工程实践奠定基础。（二）电子技术课程设计的要求 1．教学基本要求要求学生独立完成选题设计，掌握数字系统设计方法；完成系统的组装及调试工作；在课程设计中要注重培养工程质量意识，按要求写出课程设计报告。教师应事先准备好课程设计任务书、指导学生查阅有关资料，安排适当的时间进行答疑，帮助学生解决课程设计过程中的问题。 2．能力培养要求（1）通过查阅手册和有关文献资料培养学生独立分析和解决实际问题的能力。（2）通过实际电路方案的分析比较、设计计算、元件选取、安装调试等环节，掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。（3）掌握常用仪器设备的使用方法，学会简单的实验调试，提高动手能力。（4）综合应用课程中学到的理论知识去独立完成一个设计任务。（5）培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。二、课程设计名称及设计要求（一）课程设计名称设计题目：温度测量控制系统的设计与制作（二）课程设计要求 1、设计任务要求设计制作一个可以测量温度的测量控制系统，测量温度范围：室温0～50℃，测量精度±1℃。 2、技术指标及要求：（1）当温度在室温0℃～50℃之间变化时，系统输出端1相应在0～5V之间变化。（2）当输出端1电压大于3V时，输出端2为低电平；当输出端1小于2V时，输出端2为高电平。输出端1电压小于3V并大于2V时，输出端2保持不变。三、总体设计思想使用温度传感器完成系统设计中将实现温度信号转化为电压信号这一要求，该器件具有良好的线性和互换性,测量精度高,并具有消除电源波动的特性。因此，我们可以利用它的这些特性，实现从温度到电流的转化；但是，又考虑到温度传感器应用在电路中后，相当于电流源的作用，产生的是电流信号，所以，应用一个接地电阻使电流信号在传输过程中转化为电压信号。接下来应该是对产生电压信号的传输与调整，这里要用到电压跟随器、加减运算电路，这些电路的实现都离不开集成运放对信号进行运算以及电位器对电压调节，所以选用了集成运放LM324和电位器；最后为实现技术指标（当输出端1电压大于3V时，输出端2为低电平；当输出端1小于2V时，输出端2为高电平。输出端1电压小于3V并大于2V时，输出端2保持不变。）中的要求，选用了555定时器LM555CM。通过以上分析，电路的总体设计思想就明确了，即我们使用温度传感器AD590将温度转化成电压信号，然后通过一系列的集成运放电路，使表示温度的电压放大，从而线性地落在0～5V这个区间里。最后通过一个555设计的电路实现当输出电压在2与3V这两点上实现输出高低电平的变化。

热敏电阻温度测量电路

热敏电阻温度测量电路下图是温度在0~50℃范围的测量电路。当温度为0℃时输出电压是0V ，温度为50℃时是5V 。他可以与电压表链接来测量温度，也可以连接AD 转换器变换为数字量，利用计算机之类进行测量。 1、工作原理该电路由检测温度的热敏电阻和1个运算放大器电路，以及将0~50℃的温度信息变换为0~5V 电压的2个运算放大器电路构成。热敏电阻检测温度时，利用热敏电阻TH R 与电阻3R 分压后的电压作为检测电压进行处理，在这里是利用运算放大器1OP 的电压跟随器电路提取的。输出电压的极性为正，随着温度的上升，热敏电阻的电阻值降低，所以输出电压也下降。检出的信号加在1OP 和电阻~4R 7R 构成的差动放大电路的正输入端上，而加在负输入端上的是由8R 、9R 、1VR 对5V 分压后的电压，这部分是电压调整电路，可以在温度为0℃时将1OP 的输出电压调整为0V ，这样就可以输出与温度上升成比例的负电压。 2OP 的输出加在由3OP 构成的反转放大电路上被放大，放大倍数为—10211/)(R VR R +倍。调整2VR 可以使温度达50℃时3OP 的输出电压为+5V 。通过调整1VR 和2VR ，可以在0℃时得到0V 的输出电压，50℃时得到5V 的输出电压，使输出电压与温度成比例。 2、设计（1）温度测量范围以及输出电压、电源电压的确定：设定温度测量范围为0~50℃，这时的输出电压是0~5V 。电路使用的电源为±15V ，基准电压为5V 。（2）热敏电阻和运算放大器的选定：这里使用NTC 型热敏电阻，选用25℃的电阻值为10K Ω，误差在±1%以内的NTH4G39A 103F02型，这种热敏电阻的常数为B=3900。 (3)补偿电阻3R 的确定：电阻3R 的作用是当热敏电阻的温度变化时，将相对应的输出电压的变化线性化。设线性化的温度范围是0~50℃，，那么补偿电阻3 R

简单多点温度测量系统课程设计

课程设计报告（2010 —2011 年度第2学期）题目：基于DS18B20的多点温度测量系统院系：姓名：学号：专业：指导老师： 2011年5 月22 日

目录 1设计要求…………………………………………………………………………2设计的作用、目的………………………………………………………………3设计的具体实现…………………………………………………………………. 3.1系统概述……………………………………………………………………. 3.2单元电路设计与分析……………………………………………………… 3.3电路的安装与调试…………………………………………………………4心得体会及建议………………………………………………………………… 4.1心得体会…………………………………………………………………… 4.2建议…………………………………………………………………………5附录………………………………………………………………………………6参考文献…………………………………………………………………………

基于DS12B20的多点温度测量系统设计报告 1设计要求运用DS12B20温度测量芯片实现一个多点温度测量系统，要求如下：（1）．测量点为两点。（2）．测量的温度为-40~+40°C （3）．温度测量的精度为±0.5°C （4）．测量系统的响应时间要小于1S。（5）．温度数据的传输方式采用串行数据传送的方式。 2 设计的作用、目的通过本设计可以进一步了解熟悉单片机的控制原理以及外设与单片机的数据通信方法，尤其是串行通信方法以及单片机与外设间的接口问题。本设计旨在提高学生的实际应用系统开发能力，增长学生动手实践经验，激起学生学以致用的兴趣。 3设计的具体实现 3.1系统概述本系统分为温度采集模块、核心处理模块、控制模块和显示模块。温度采集模块由DS18B20温度测量芯片构成，它负责测量温度后将温度量转化为数字信号，传输到数据处理模块；核心处理模块由AT89S52单片机组成，它负责与温度采集模块进行数据通信、对数据进行操作处理已经对各种外设的响应与控制；控制模块由几个按键组成，实现对测量点的选择以及电路复位的操作；显示模块由一块四位的八段译码显示管和驱动芯片组成，它的作用是显示测量的温度值。系统模块组成图：

基于单片机的温度检测与控制系统的设计(论文)开题报告

河南中医学院本科生毕业设计（论文）开题报告题目：基于单片机温度检测与控制系统设计院系：信息技术学院专业：计算机科学与技术班级：2010级计科班学号：2010180042 学生姓名：郭文珠指导教师：谢志豪 2013年11月13日一、立题依据（包括研究的目的与意义及国内外现状）：研究的目的与意义这次毕业设计选题的目的主要是让我们将所学的知识应用与生活当中，掌握系统总体设计的流程，方案的论证，选择，实施与完善。通过对温度控制系统的设计、制作、控制、测试的全过程，提高对单片机的认识和实际操作的能力，初步培养在完成工程项目中所应具备的基本素质和要求，培养自己的研发能力，提高自己的查阅资料，语言表达和理论联系实际的能力。温度控制无论在日常生活还是工业生产中都有分厂重要的作用，随着社会经济的高速发展，更多方面对温度控制的可靠性和稳定性有了更高的要求，而单片机进行温度的调节就具备很高的可靠性[1]。国内外现状国外对温度控制技术研究较早，始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并行指进示、记录和控制。80年代末出现了分布式控制系统[2]。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温度测控技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展[3]。我国对于温度测控技术的研究较晚，始于20世纪80年代。我国工程技术人员在吸收发达国家温度测控技术的基础上，才掌握了温度室内微机控制技术，该技术仅限于对温度的单项环境因子的控制。我国温度测控设施计算机应用，在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展[4]。在技术上，以单片机控制的单参数单回路系统居多，尚无真正意义上的多参数综合控制系统，与发达国家相比，存在较大差距。我国温度测量控制现状还远远没有达到工厂化的程度，生产实际中仍然有许多问题困扰着我们，存在着装备配套能力差，产业化程度低，环境控制水平落后，软硬件资源不能共享可靠性差等缺点[5]。在今后的温控系统的研究中会趋于智能化，集成化，系统的各项性能指标更准确，更加稳定可靠。二、研究主要内容（包括计划解决的具体问题或实现的基本功能，研究中的重难点分析、实用性及创新性分析，预期达到的成果等。不得低于800字）：计划实现的基本功能温度控制系统主要是完成温度信号采集、处理、显示等功能[6]。设计叙述了基于单片机的温度检测与控制系统的设计，包括硬件的设计以及软件的设计，该系统在硬件设计上主要是通过温度传感器对温度进行采集，把温度转成变化的电压，然后由放大器将信号放大，通过转化器

NTC温度监测及控制电路

大庆石油学院课程设计 2009年 6 月29 日

石油学院课程设计任务书课程电子技术课程设计题目NTC温度监测及控制电路专业自动化连会学号 5 主要容：运用双臂电桥、差动集成运放、滞回比较器设计温度监测及控制电路。基本要求：（1）、检测电路采用热敏电阻Rt（NTC）作为测温元件。（2）、用100Ω/2W的电阻元件作为加热装置。（3）、设计温度检测电路和温度控制电路。（4）、具有自动指示“加热”与“停止”功能。（5）、写出完整的设计及实验调试总结报告。参考资料： [1] 淑燕，青.电子技术教学实践指导书[M].：中国电力，2005.10. [2] 润华,立山.模拟电子技术[M].:石油大学,2003. [3] 廖先芸，郝军.电子技术实践教程[M].:石油工业,1998.5. [4] 汪学典.电子技术基础实验[M].:华中科技大学,2006.8. [5] 介华.电子技术课程设计指导[J].:高等教育,1997. 完成期限2009.6.29至2009.7.3 指导教师专业负责人 2009年 6 月27 日

目录 1 设计要求 (1) 2方案设计 (1) 2.1设计思路 (1) 2.2总体方案方框图 (1) 2.3基本原理 (2) 3总体方案的选择和设计 (2) 3.1 PTC温度控制电路 (2) 3.2 NTC温度监测及控制电路 (3) 4单元电路的设计 (3) 4.1含有热敏电阻的桥式放大电路 (3) 1、测温电桥 (3) 2、差动放大电路 (4) 4.2 滞回比较器 (5) 4.3 输出警报和控制电路 (6) 4.4元件参数的计算及选择 (6) 1、差分放大电路 (6) 2、桥式测温放大电路 (7) 3、滞回比较器 (7) 5总电路图 (8) 6总结 (8) 参考文献 (9) 附录 (10)

多点温度检测系统设计

摘要环境温度对工业、农业、商业与人们得日常生活都有很大得影响,而温度得测量也就成为人们生产生活中一项必不可少得工作。随着单片机技术得不断发展,单片机在日用电子产品中得应用越来越广泛,温度传感器DS18B20具有线性优良、性能稳定、灵敏度高、抗干扰能力强、使用方便等优点,广泛应用于冰箱、空调器、粮仓等日常生活中温度得测量与控制。本设计所介绍得数字温度计使用单片机AT89s52单片机,测温传感器使用DS18B20,用4位共阴极LED数码管以动态方式实现温度显示,分时轮流通电,从而大大简化了硬件线路,同时,采用串口通信方式可大大简化硬件电路与软件程序得设计,节省了I/O口。DS18B20数字温度传感器就是单总线器件与51单片机组成得测温系统,具有线路简单、体积小等特点,而且在一根通信线上,可以挂接多个DS18B20,因此可以构成多点温度测控系统。关键词:单片机;多点检测;串口通信

Abstract Environmental temperature to industry, agriculture, merce, and people's daily life has a lot of influence, and the measurement of the temperature will bee an indispensable people production and life of the work、 Along with the development of the single chip microputer technology, microputer in the daily electronic products is more and more extensive application, the temperature sensor DS18B20 have good linear, stable performance, high sensitivity, anti-interference ability strong, easy to use, widely used in the refrigerator, air conditioner, granaries, etc in daily life temperature measurement and control、 The design of the digital thermometer introduced use single chip puter 89 s52 microcontroller, temperature sensor DS18B20 use, with a total of 4 cathode tube LED digital display to realize dynamic way temperature, in turn time-sharing electricity, which greatly simplified the hardware circuit, and at the same time, the serial interface munication mode can greatly simplified the hardware circuit and software program design, save the I/O port、 Digital temperature sensor DS18B20 is the single bus devices and 51 SCM position, temperature measurement system, with simple line, little volume features, but at a munications line, can be articulated multiple DS18B20, so can form multi-point temperature measurement and control system、 Key Words:Single Chip Microputer; Multi-point detection; Serial mun- -ication

温度测量与控制电路

《电子技术》课程设计报告题目温度测量与控制电路学院（部）电子与控制工程学院专业电子科学与技术班级学生姓名郭鹏学号 13 指导教师（签字）前言随着数字时代的到来，人们对于温度的测量与控制的要求越来越高，用传统的水银或酒精温度计来测量温度,不仅测量时间长、读数不方便、精度不够高而且功能单一,已经不能满足人们在数字化时代的要求。于是我们提出，测温电路利用温度传感器监测外界温度的变化,通过放大器将温度传感器接收到的信号进行放大，放大到比较有利于我们测量的温度范围,然后利用A/D转换器实现模拟信号到数字信号的转换,最后通过编程让FPGA实现8位二进制数与BCD码之间的转化,实现温度的显示；并利用比较器来实现对放大电压信号的控制，从而实现对温度的控制；再者还加载了报警装置，使它的功能更加完善，使用更加方便。

本设计是采用了温度的测量、信号放大、A/D转换、温度的显示、温度的控制、报警装置六部分来具体实现上述目的。目录摘要与设计要求 (4) 第一章：系统概述 (5) 第二章：单元电路设计与分析 (5) 1) 方案选择 (5) 2)设计原理与参考电路 (6) 1 放大电路 (6) 2 低通滤波电路 (7) 3 温度控制电路 (8) 4 报警电路 (9) 5 A/D转换器 (10)

6 译码电路 (11) 第三章：系统综述、总体电路图 (14) 第四章：结束语 (15) 参考文献 (15) 元器件明细表 (15) 收获与体会，存在的问题等 (16) 温度测量与控制电路摘要：利用传感器对于外界的温度信号进行收集，收集到的信号通过集成运算放大器进行信号放大，放大后的信号经过A/D转换器实现模拟信号与数字信号间的转换，再通过FPGA编程所实现的功能将转换后的数字信号在数码管上显示出来，实现温度测量过程。放大的信号可以与所预定的温度范围进行比较，如果超出预定范围，则自动实现声光报警功能，实现温度控制过程。关键字：温度测量温度控制信号放大 A/D转换声光报警设计要求： 1. 测量温度范围为200C～1650C，精度 0.50C； 2. 被测量温度与控制温度均可数字显示； 3. 控制温度连续可调； 4. 温度超过设定值时，产生声光报警。

基于热电偶的温度测量电路设计

燕山大学课程设计说明书题目：基于热电偶的温度测量电路设计学院（系）：电气工程学院年级专业：学号：学生：指导教师：教师职称：

燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：电气工程学院基层教学单位：

说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。 2011年6 月26 日燕山大学课程设计评审意见表

目录第1章摘要 (2) 第2章引言 (2) 第3章电路结构设计 (2) 3.1 热电偶的工作原理 (2) 3.2 冷端补偿电路设计 (5) 3.3 运算放大器的设计 (6) 第4章参数设计及运算 (8) 4.1 补偿电路的计算 (8) 4.2 运算放大器的计算 (9) 4.3 仿真器仿真图示 (10) 心得体会 (12) 参考文献 (13)

第一章摘要本文所要设计的是基于运算放大器的具有冷端补偿的热电偶测温。所要设计包括三部分，热电偶，冷端补偿，运算放大器。热电偶选用的为K型热电偶，补偿采用是桥式补偿电路，运算放大器则用的是运放比例较大而输出阻抗比较小的仪器仪表放大器。第二章引言在工业生产过程中，温度是需要测量和控制的重要参数之一，在温度测量中，热点偶的应用极为广泛，它具有结构简单，制作方便，测量围广，精度高，惯性小和输出信号便于远传等许多优点。另外，由于热电偶是一种有源传感器，测量时不需外加电源，使用十分方便，所以常被用作测量炉子，管道的气体或液体的温度及固体的表面温度。热电偶作为一种温度传感器，热电偶通常和显示仪表，记录仪表和电子调节器配套使用。热电偶可以直接测量各种生产中从0℃到1300℃围的液体蒸汽和气体介质以及固体的表面温度。第三章电路结构设计 3.1热电偶的工作原理热电偶是一种感温元件，是一次仪表，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体（称为热电偶丝材或热电极）组成闭合回路，当接合点两端的温度不同，存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势——热电动势，这就是所谓的塞贝克效应。两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端（也称为测量端），温度较低的一端为自由端（也称为补偿端），自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系，制成热电偶分度表；分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的，不同的热电

基于单片机的多点温度监测系统设计

基于单片机的多点温度监测系统设计摘要：DS18B20是一种可组网的高精度数字式温度传感器，由于其具有单总线的独特优点，可以使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。PL2303是Prolific公司生产的一种高度集成的RS232-USB接口转换器，可提供一个RS232全双工异步窜行通信装置与USB功能接口便利连接的解决方案。该系统由上位机和下位机两大部分组成。下位机实现温度的检测并提供标准RS232通信接口，芯片使用了A TMEL公司的AT89S52单片机和DALLAS公司的DS18B20数字温度传感器。上位机部分使用了通用PC。该系统可应用于仓库测温、楼宇空调控制和生产过程监控等领域。关键字：温度测量；单总线；数字温度传感器；单片机；转换器 Based on SCM more temperature monitoring system design Abstract：DS18B20 is a network of high precision digital temperature sensor, since it has the unique advantages single bus, users can easily set up sensor network, and can make more temperature measurement circuit become simple and reliable. PL2303 Prolific company is the production of a highly integrated RS232-USB interface converter, can provide a RS232 full-duplex asynchronous channeling line of communication equipment and the USB interface convenient connection function of the solution. The system consists of PC and a machine under two main components. A machine to implement the temperature detection and provide standard RS232 communication interface, ATMEL company used chip AT89S52 SCM and DALLAS company DS18B20 digital temperature sensor. PC parts used the general PC. This system can be used in storage temperature measurement, building the air conditioning control and production process monitoring, etc。 Key words：temperature measurement; Single bus; Digital temperature sensors; Single chip microcomputer; converter

NTC温度监测及控制电路

大庆石油学院课程设计 2009年 6 月 29 日

石油学院课程设计任务书课程电子技术课程设计题目 NTC温度监测及控制电路专业自动化连会学号070601140215 主要容：运用双臂电桥、差动集成运放、滞回比较器设计温度监测及控制电路。基本要求：（1）、检测电路采用热敏电阻Rt（NTC）作为测温元件。（2）、用100Ω/2W的电阻元件作为加热装置。（3）、设计温度检测电路和温度控制电路。（4）、具有自动指示“加热”与“停止”功能。（5）、写出完整的设计及实验调试总结报告。参考资料： [1] 淑燕，青.电子技术教学实践指导书[M].：中国电力，2005.10. [2] 润华,立山.模拟电子技术[M].:石油大学,2003. [3] 廖先芸，郝军.电子技术实践教程[M].:石油工业,1998.5. [4] 汪学典.电子技术基础实验[M].:华中科技大学,2006.8. [5] 介华.电子技术课程设计指导[J].:高等教育,1997. 完成期限 2009.6.29至2009.7.3 指导教师专业负责人

2009年 6 月 27 日目录 1 设计要求 (1) 2方案设计 (1) 2.1设计思路 (1) 2.2总体方案方框图 (1) 2.3基本原理 (2) 3总体方案的选择和设计 (2) 3.1 PTC温度控制电路 (2) 3.2 NTC温度监测及控制电路 (3) 4单元电路的设计 (3) 4.1含有热敏电阻的桥式放大电路 (3) 1、测温电桥 (3) 2、差动放大电路 (4) 4.2 滞回比较器 (5) 4.3 输出警报和控制电路 (6) 4.4元件参数的计算及选择 (6) 1、差分放大电路 (6) 2、桥式测温放大电路 (7) 3、滞回比较器 (7) 5总电路图 (8) 6总结 (8) 参考文献 (10) 附录 (11)

pt100温度测量电路图(电子发烧友)

PT100与热敏电阻相反,热敏电阻温度越高电阻值越小 pt100温度测量电路,温度传感器PT100是一种稳定性和线性都比较好的铂丝热电阻传感器,可以工作在 -200℃ 至650℃ 的范围.本电路选择其工作在 -19℃ 至500℃ 范围. 整个电路分为两部分,一是传感器前置放大电路,一是单片机 A/D 转换和显示,控制,软件非线性校正等部分. 前置放大部分原理图如下: 工作原理: 传感器的接入非常简单,从系统的 5V 供电端仅仅通过一支 3K92 的电阻就连接到 PT100 了.这种接法通常会引起严重的非线性问题,但是.由于有了单片机的软件校正作为后盾,因此就简化了传感器的接入方式. 按照 PT100 的参数,其在0℃ 到500℃ 的区间内,电阻值为 100 至 280.9Ω，我们按照其串联分压的揭发，使用公式： Vcc/(PT100+3K92）* PT100 = 输出电压（mV），可以计算出其在整百℃时的输出电压，见下面的表格：

单片机的 10 位 A/D 在满度量程下，最大显示为 1023 字，为了得到 PT100 传感器输出电压在显示 500 字时的单片机 A/D 转换输入电压，必须对传感器的原始输出电压进行放大，计算公式为：(500/1023 * Vcc)/传感器两端电压( mV/℃ ) ，（Vcc＝系统供电＝5V），可以得到放大倍数为 10.466 。关于放大倍数的说明：有热心的用户朋友询问，按照 (500/1023 * Vcc)/传感器两端电压不能得到 10.466 的结果，而是得到 11.635 的结果。实际上，500 个字的理想值是无法靠电路本身自然得到的，自然得到的数字仅仅为 450 个字，因此，公式中的500℃ 在实际计算时的取值是 450 而不是 500 。450/1023*5/(0.33442-0.12438)≈10.47 。其实，计算的方法有多种，关键是要按照传感器的mV/℃ 为依据而不是以被测温度值为依据，我们看看加上非线性校正系数：10.47*1.1117=11.639499 ，这样，热心朋友的计算结果就吻合了。运算放大器分为两级，后级固定放大 5 倍（原理图中 12K/3K+1=5），前级放大为：10.465922/5=2.0931844 倍,为了防止调整时的元器件及其他偏差，使用了一只精密微调电位器对放大倍数进行细调，可以保证比较准确地调整到所需要的放大倍数(原理图中 10K/(8K2+Rw)+1)。通常，在温度测量电路里，都会有一个“调零”和另一个“调满度”电位器，以方便调整传感器在“零度”及“满度”时的正确显示问题。本电路没有采用两只电位器是因为只要“零度”调整准确了，就可以保证整个工作范围的正确显示，当然也包括满度时的最大显示问题了。那么，电路中对“零度”是如何处理的呢？它是由单片机程序中把这个“零度”数字直接减掉就是了，在整个工作范围内，程序都会自动减掉“零度”值之后再作为有效数值来使用。当供电电压发生偏差后，是否会引起传感器输入的变化进而影响准确度呢？供电变化后，必然引起流过传感器的电流发生变化，也就会使传感器输出电压发生变化。可是，以此同时，单片机的供电也是在同步地接受到这种供电变化的，当单片机的 A/D 基准使用供电电压时，就意味着测量基准也在同步同方向发生变化，因此，只要参数选择得当，系统供电的变化在 20% 之内时，就不会影响测量的准确度。(通常单片机系统并不允许供电有过大的变化，这不仅仅是在温度测量电路中的要求。）

《多路温度检测系统》

《多路温度检测系统》设计报告一:统整体设计多路温度检测系统以8051单片机系统为核心，能对多点的温度进行实时控制巡检。各检测单元（从机）能独立完成各自功能，根据主控机的指令对温度进行实时或定时采集，测量结果不仅能在本地储存、显示，而且可以利用单片机串行口，通过RS-485总线及通信协议将将采集的数据传送到主控机，进行进一步的分析、存档、处理和研究。主控机负责控制指令发送，控制各个从机进行温度采集，收集测量数据，并对测量结果（包括历史数据）进行整理、显示和打印。主控机与各从机之间能够相互联系、相互协调，从而达到了系统整体统一、和谐的控制效果。系统框图如下：温度测点1温度测点2温度测点3温度测点4丛机1 丛机2 丛机3 丛机4 4 8 5 通讯电缆主控机键盘显示器打印机图1 系统框图声光报警本系统的特点是： ?具有实时检测功能，能够同时检测4路温度，检测温度范围0℃～400℃； ?使用12位AD转换，采用过采样和工频周期求均值技术，分辨率达到16位，检测温度变化最小值达到0.007℃； ?使用RS-485串行总线进行传输，MAX485驱动芯片进行电平转换，传送距离大于1200m，抗干扰能力强； ?可由主控机统一设置系统时间和温度修正值； ?可由主控机分别设置各从机的温度报警上下限，主机、从机均具有声光报警功能； ?具有定时、整点收集各从机数据功能，使用I2C串行E2PROM，可保存各从机以往24小时的数据，具有数据更新与掉电保护功能； ?具有数据分析功能，能显示各从机以往24小时的温度变化曲线与平均值； ?从机可显示当前温度、时间、报警阈值等信息； ?从机之间可通过主机中转进行通信，根据用户需要观察其他从机实时温度值； ?主从机均采用中文点阵式液晶显示器，人机界面友好； ?具有打印功能； ?自制了主控机和从机所使用的直流稳压电源。