NTC温度监测及控制电路

大庆石油学院

课程设计

电子技术课程设

题目NTC温度监测及控制电路

院系电气信息工程学院自动化系

专业班级自动化07-2班

学生姓名李连会

学生学号070601140215

高金兰指导教师徐建军

2009年6 月29 日

大庆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

学号070601140215 专业李连会自动化

姓名

主要内容：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] 孙淑燕，张青.电子技术教学实践指导书[M].北京：中国电力出版社，2005.10.

[2] 刘润华,刘立山.模拟电子技术[M].山东:石油大学出版社,2003.

[3] 廖先芸，郝军.电子技术实践教程[M].北京:石油工业出版社,1998.5.

[4] 汪学典.电子技术基础实验[M].武汉:华中科技大学出版社,2006.8.

[5] 彭介华.电子技术课程设计指导[J].北京:高等教育出版社,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

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)

电子技术课程设计（报告）

1 设计要求

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。

（）作为测温元件。NTC）、检测电路采用热敏电阻Rt（1（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总结报告。

2方案设计

2.1设计思路

根据课题要求，电路主要包括四个部分。

（1）由具有负温度系数电阻特性的热敏电阻（NTC）为一臂组成测温电桥的传

感器，来测量温度。

（2）由差动放大电路，将测得的温度信号按比例放大。

（3）测温电桥输出经测量放大器放大后由滞回比较器输出“加热”“停止”信号。改变滞回比较器的比较电压即改变控温的范围，而控温的精度则由滞回U R比较器的滞回宽度确定。

（4）滞回比较器输出的信号经三极管放大后控制加热器“加热”与“停止”。

2.2总体方案方框图

测温电桥差动放大器

滞回比较器

加热

加热器

停止

图1 基本原理框图

电子技术课程设计（报告）

2.3基本原理

基本原理框图如图1所示。

采用负温度系数电阻特性的热敏电阻（NTC元件）R t为一臂组成测温电桥，

其输出经测量放大器放大后由滞回比较器输出“加热”与“停止”信号，经三极管放大后控制加热器“加热”与“停止”。改变滞回比较器的比较电压即改变控温的U R范围，而控温的精度则由滞回比较器的滞回宽度确定。

3总体方案的选择和设计

3.1 PTC温度控制电路

图2 TC620结构图

在工作温度范围内，阻值随温度升高而增加的热敏电阻器成为正温度系数热敏电阻器，简称PTC元件。

TC620是一种新型智能温度控制集成电路．其内部主要由温度传感器（PTC热敏电阻）、基准电压源、温度/电压变换器、两个带滞回的电压比较器及锁存器等组成。其主要特性参数为：工作电压范围4．5V～18V；最大士作电流200mA；℃℃；温度测量-55；测温范围125～＋Ω；输出阻抗1最大输出电流可达mA400℃。3

精度±

电子技术课程设计（报告）

TC620的实际结构框图如图2所示。AA及C组成低于温度下限报警的输121、A 及C组成高于温度上限报警的输出。C出，A的输出经反相后与C的输出22311

一起作为RS触发器的输入，由CON端输出温度控制信号。外接两个电阻R和

SL2.1312）（×T求出（式中RT=0.5997为绝对R，其电阻值的大小可由公式R SLSHSH 温度）。

从理论上讲，恒定温度是一个“点”。实际上，为了防止频繁的通断信号而损坏继电器，恒定温度应是一个温度区间，这个区间的温度差值根据所要求的恒℃。

在设计电路时，可根据恒定温度选择温度上限电阻R2~3，温精度确定，如SH℃的温度选择温度下限电阻R。这样，当温度高于上限在以低于恒定温度2~3SL时，继电器断开（保温）；当温度低于下限时，继电器吸合，从而实现恒温目的。3.2 NTC温度监测及控制电路

如图NTC温度监测及控制电路是由负温度系数电阻特性的热敏电阻（NTC元件）R为一臂组成测温电桥，其输出经测量放大器放大后由滞回比较器输出t“加热”与“停止”信号，经三极管放大后控制加热器“加热”与“停止”。改变滞回比较器的比较电压U即改变控温的范围，而控温的精度则由滞回比较器的滞回宽R 度确定。

差动放大器输出电压Uo经分压后A组成的滞回比较器，与反向输入端的21参考电压U相比较。当同相输入端的电压信号大于反相输入端的电压时，A输2R入正饱和电压，三极管T饱和导通。通过发光二极管LED的发光情况，可见负载的工作状态为加热。反之，为同相输入信号小于反相输入电压时，A输出负饱2和电压，三极管T截止，LED熄灭，负载的工作状态为停止。调节R可以改变W4参考电平，也同时调节了上下门限电平，从而达到设定温度的目的。

4单元电路的设计

4.1含有热敏电阻的桥式放大电路

1、测温电桥

、、、R及Rt组成测温电桥，其中Rt是温度传感如图3所示，由RRR W1132器。

其呈现出的阻值与温度成线性变化关系且具有负温度系数，而温度系数又与流过

它的工作电流有关。为了稳定Rt的工作电流，达到稳定其温度系数的目的，设置了稳压管D。R可决定测温电桥的平衡。W12

电子技术课程设计（报告）+

V cc

+12V

图3测温电桥电路、差动放大电路2

图4 差动放大电路

如图4所示，由A及外围电路组成的差动放大电路，将测温电桥输出电压1△U 按比例放大。其输出电压

R?RR?R?RR)U()(?U?(?)U4W27W267B01A RRR?R64454

电子技术课程设计（报告））（＝，+RR时=R当RR647W25R?R)UU?(U?W27）（1

A01B R4仅取决于二个UR用于差动放大器调零。可见差动放大电路的输出电压01W3输入电压之差和外部电阻的比值。滞回比较器4.2

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：

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。

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。

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

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

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。

温度测量与控制设计

设计报告电子基本技能大赛—— 温度测量与控制装置学院信息学院专业电子信息工程班级 1202班组员李光涛梅笑寒石鑫麟

课题为温度测量与控制电路，测温范围0～99.9。C，控制温度连续可调，被测温度和控制温度均可数字显示，温度超过设定值时能产生声光报警。该课题结合了模电和数电的理论知识，初看感觉很难没有思路，但通过各方面查阅资料和理论结合实际，定出了一套自己的设计方案。本设计包含三个部分：温度测量电路，显示电路，温度控制和声光报警电路，正文中详细介绍了各个模块的原理和工作过程。另外，为完成本次设计，参阅了大量资料文献。其中，搜集和查阅资料时一个漫长但最重要的过程，获取个模块电路原理，然后经过讨论比较，结合课题要求，确定出一套最适合的方案。小组人员花费几天时间，通过图书馆和上网查阅资料，分别查阅到各个模块电路，比如，温度测量电路部分，仅温度传感器电路就分为热电偶温度传感器，热电阻温度传感器和集成温度传感器等，因此就需要通过分析比较得出最适合的电路。此外，温度数字显示和控制报警电路部分，需要很多集成芯片，这就需要查芯片的功能表，正确连接个芯片使其达到设计需要的目的。经过上述过程后，基本定出电路图，在MULTISIM12.0软件里进行部分电路仿真，来验证电路的正确性。

前言 (2) 题目摘要 (5) 第一章系统概述 1 .1温度测量与控制设计思想及方案论证 (6) 1.2 工作原理 (6) 1.3 模块划分 (6) 第二章单元电路设计 2.1 温度测量电路 (7) 2.1.1 温度测量的实现原理图 (7) 2.1.2 温度测量实现过程及参数计算 (8) 2.1.3 调试重点及仿真结果 (20) 2.2 温度的控制和报警 (21) 2.3显示部分………………………………………………………………………………. .26第三章系统综述综述及总电路图 (38) 第四章结束语 (39) 参考文献 (39) 元件明细表 (40) 收获和体会 (42) 评语 (44)

2021年温度测量与控制电路

《电子技术》课程设计报告欧阳光明（2021.03.07）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32050701 学生姓名郭鹏学号3205070113 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。第一章系统概述传感器两端的电压信号变化不大，经过放大电路和滤波电路之后就会形成一个比较大的模拟量。这个模拟量有两个电路使

温度测量与控制-课程设计

赣南师院物理与电子信息学院感测技术课程设计报告书题目：温度测量与控制姓名：班级：指导老师：时间：一、系统功能本温度控制器可以实现以下的功能：

（1）采集温度，并通过LED数码管显示当前温度。LED数码管显示温度格式为四位，精确度可达±0.1℃。例如：25℃显示为025.0。（2）通过按键可自由设定温度的上下限，并能在LED数码管显示设定的温度上下限值。（3）通过控制三极管的导通与否来控制继电器的关断，继而控制外部加热（电烙铁升温）和制冷（小型电风扇降温）装置，使环境温度保持设定温度范围内。（4）具有温度报警装置。当温度高于上限值，红灯亮起；或者低于下限值，黄灯亮起，并发出报警声。二、系统原理框图 2.1 系统总体方案该温度控制器的系统总体方框图如图1所示。该系统主要包含DS18B20温度采集电路、输入控制电路、晶振复位电路、数码管显示电路、继电器控制电路，等外围电路组成。图1 系统总体方框图 2.2 系统原理图

图2 系统原理图三、传感器的选用和介绍综合各方面考虑，本设计我们选择的温度传感器是DS18B20。 3.1 DS18B20的主要特性 DS18B20的主要特性如下。 1）适应电压范围更宽，电压范围：3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电。 2）在使用时不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。 3）独特的单线接口方式：DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通信。 4）测温范围：-55℃～+125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃。 5）DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温。 6）可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温。 7）在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最

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

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。）

温度检测及控制电路

课程设计课程名称测控电路课程设计_____ 题目名称温度检测及控制电路_ 学生学院信息工程学院_______ 专业班级学号学生姓名指导教师 2014年1 月1日

广东工业大学课程设计任务书题目名称温度检测及控制电路学院信息工程学院专业班级测控技术与仪器专业光机电一体化方向11（1-2）姓名关汉记学号3111002392 一、课程设计的内容 1、设计内容（1）详细分析集成运算放大器构成的差动放大器工作原理及调零过程；（2）把测量得到的数据输入Matlab，用Matlab画出测温放大电路温度－电压关系曲线及比较器电压传输特性曲线；（3）详细分析电路中滞回比较器的电压传输特性对温控电路的作用和影响；（4）计算差动放大电路的电压放大倍数，计算所实现电路的滞回门限宽度；（5）详细分析测温电桥的工作原理；（6）分析如何设定温度控制点。 2、电路仿真根据温度检测及控制电路工作原理，选用相应软件实现电路的仿真，并画出电路各点的信号波形，观察电桥输出、差动放大器输出及比较器输出信号随温度的变化趋势。 3、使用Protel绘制电路原理图，布局PCB板，使用热转印或者曝光方法制作电路板，根据系统原理图及所选择的元件及参数，购买相应元器件，完成电路焊接、调试。二、课程设计的要求与数据 1、完成温度检测及控制电路的设计与制作； 2、讨论与分析，制作与调试，演示与答辩，提交设计报告。

三、课程设计应完成的工作 1、电路原理图设计； 2、电路工作原理分析； 3、电路参数计算与分析； 4、电路原理仿真； 5、电路制作、调试； 6、撰写设计报告； 7、实物演示与答辩。四、课程设计进程安排序号课程设计各阶段内容地点起止日期 1 布置设计安排；讲授设计内容；说明设计要求待定13．12．23 上午 2 方案设计、分析与比较实验楼 1-412 13．12．23 下午 3 确定方案和电路参数，理论计算、分析与仿真实验楼 1-412 13．12．24 4 绘制电路原理图；电路制作、调试；实验楼 1-412 13．12．25 5 撰写设计报告；实验楼 1-412 13．12．26 6 实物演示、答辩、成绩评定实验楼 1-412 13．12．27 五、应收集的资料及主要参考文献 1.张国雄等编。测控电路，机械工业出版社，2001.8. 2.赵负图主编，现代传感器集成电路，人民邮电出版社，2000.1. 3.刘征宇主编，线性放大器应用手册，福建科学技术出版社，2005.1. 4.蔡锦福等编，运算放大器原理与应用，科学出版社，200 5.7. 5.自编，测控电路设计型实验任务书. 发出任务书日期：2013年12月20日指导教师签名：计划完成日期： 2013年12月20日系主任签名：主管院长签名：

DS18B20温度测量与控制实验报告

课程实训报告《单片机技术开发》专业：机电一体化技术班级： 104201 学号： 10420134 姓名：杨泽润浙江交通职业技术学院机电学院 2012年5月29日

目录一、DS18B20温度测量与控制实验目的…………………… 二、DS18B20温度测量与控制实验说明…………………… 三、DS18B20温度测量与控制实验框图与步骤…………………… 四、DS18B20温度测量与控制实验清单…………………… 五、DS18B20温度测量与控制实验原理图………………… 六、DS18B20温度测量与控制实验实训小结………………

1.了解单总线器件的编程方法。 2.了解温度测量的原理，掌握DS18B20 的使用。

本实验系统采用的温度传感器DS18B20是美国DALLAS公司推出的增强型单总线数字温度传感器。 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的电压范围，使系统设计更灵活、方便。DS18B20测量温度范围为-55°C～+125°C，在-10～+85°C范围内,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 内部结构 DS18B20 内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OMR 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。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，二进制中的前面5 位是符号位，如果测得的温度大于0，这5 位为0，只要将测到的数值乘于0.0625 即可得到实际温度；如果温度小于0，这5 位为1，测到的数值需要取反加 1 再乘于0.0625 即可得到实际温度。

热电阻的测温电路

Pt100热电阻的测温电路 [摘要] 热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。热电阻传感器主要是利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。在温度检测精度要求比较高的场合，这种传感器比较适用。目前较为广泛的热电阻材料为铂、铜、镍等，它们具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。用于测量-200℃～+500℃范围内的温度。温度测量系统应用广泛，涉及到各行各业的各个方面，在各种不同的领域中都占有重要的位置。从降低开放成本扩大适用范围、系统运行的稳定性、可靠性出发，设计一种以Pt100铂热电阻为温度信号采集元件的传感器温度测量系统。才测量系统不但可以测量室内的温度，还可以测量液体等的温度，在实际应用中，该系统运行稳定、可靠，电路设计简单实用。 [关键字] 传感器 Pt100热电阻温度测量

目录 1 前言 (4) 1．1 传感器概况 (4) 1．2 设计目的 (7) 2 设计要求 (8) 2．1 设计内容 (8) 2．2 设计要求 (9) 3 原器件清单 (10) 4 Pt100热电阻的测温电路 (11) 4．1 总体电路图 (11) 4．2 工作原理 (11) 5 Pt100热电阻测温电路的原理及实现 (12) 5．1 测温电路的工作原理 (12) 5．2 测温电路的实现 (14) 5．3 测量结果及结果分析 (15) 6 制作过程及注意事项 (16) 6．1 制作过程 (16) 6．2 注意事项 (17) 7 总结 (18) 8 致谢 (19) 参考文献 (20)

温度检测与控制电路

温度检测与控制电路设计报告一. 设计要求运用双臂电桥、差动集成运放、滞回比较器、继电器等设计温度监测与控制电路, 检测电路中用热敏电阻Pt100（或热电偶）作为测温原件，对实时温度进行监控采集，当温度超过设定值（如60±2?C)时，能自动停止加热，否则将继续加热，具有自动指示“加热”与“停止”功能(不设计加热电路)，并用单片机控制A/D转换和实时温度显示。 1、根据要求设计温度检测电路和温度控制电路的原理图； 2、运用multisim仿真软件对所设计的电路进行仿真，并确定连接实物时所需采用的原件，连接实物图； 3、制作PCB电路板图； 4、编写用单片机控制A/D转换和温度显示的程序，并在单片机实验箱上进调试； 5、分析实验现象，记录实验结果。二. 设计的作用、目的学习运用双臂电桥、差动集成运放、滞回比较器设计温度监测及控制电路的方法，学会电子电路的组装、调试和测量方法；同时掌握运用单片机试验箱即时显示温度的原理和单片机试验箱的使用。三.设计的具体实现 1．系统概述运用双臂电桥、差动集成运放搭建温度采集电路，Pt100热电阻作为双臂电桥的一个桥臂，当温度变化时，Pt100对应的阻值也会发生变化，电桥会产生差压，通过差动集成运放对差压信号进行放大，并送给滞回比较器进行电压比较，从而决定滞回比较器的输出电位（“高”或者“低”），控制二极管的亮灭。同时将放大的信号送入单片机，通过温度与阻值，阻值与电压值的对应关系编写程序来实现温度显示。系统结构框图：

2．单元电路设计、仿真与分析用multisim仿真电路图如下： 3.用Protel绘制电路原理图和PCB电路板图用Protel绘制的电路原理图：电气规则检查：

温度测量及控制实验

温度测量及控制实验一、实验目的 1、了解热电阻或热电偶等温度传感器的工作原理和与工作特性； 2、学习PID控制方法和原理，加深对各式温度传感器工作特性的认识。二、实验原理 PT100温度感测器是一种以白金(Pt)作成的电阻式温度检测器，属于正温度系数热敏电阻传感器，具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点。其电阻和温度变化的关系式如下：R=R0(1+αT) 其中α=0.00392，R0为100Ω(在0℃的电阻值)，T为摄氏温度依据1821年塞贝克发现的热电现象，即：当两种不同的导体或半导体接成闭合回路时，如果它们的两端接点的温度不同，则在该回路中就会产生电流。这表明回路中存在电动势，称为塞贝克温差电势，简称热电势。 K型热电偶是以镍铬合金为正极，镍硅合金为负极的两导体的一端焊接而成的。这两根导体的焊接端称为K型的热电极，其焊接端为热端，非焊接端为冷端。在进行温度测量时，将插入被测的物体介质中，使其热端感受到被测介质的温度，其冷端置于恒定的温度下，并用连接导线连接电气测量仪表。由于两端所处的温度不同，在回路中就会产生热电势，在保持冷端温度不变的情况下，产生的热电势只随其热端温度而变化。因此，用电气测量仪表测得热电势的数值后，便可求出对应的温度数值。由于这种合金具有较好的高温抗氧化性，可适用于氧化性或中性介质中。K型热电偶能测量较高温度，可长期测量1000度的高温，短期可测到1200度。 1.系统框图控制系统的主要工作过程是：用户在人机界面上设置目标温度及各个控制参数，热电偶测量被控对象的温度信号，经过EM231热电偶模拟量输入模块转换为标准的数字量，PLC作出相应的数字处理，并进行PID控制的运算。在固态继电器输出方式下通过输出过程映像寄存器发出PWM波来驱动固态继电器控制加热器工作。在调压模块输出方式下通过模拟量输出模块EM232驱动调压模块控制加热器工作。

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