长安大学电子课程设计温度测量与控制

长安大学

电子技术课程设计

(温度测量与控制电路)

专业电气工程与其自动化

班级32040901

姓名李朝

指导教师田莉娟

日期2011年6月30日

前言

温度测量与控制电路广泛应用于生产生活中的各个方面，特别是在工业生产中，温度自动控制已经成为一个相当成熟的技术。本次课程设计给我们创造了良好的学习机会：一是查阅资料将自己所学的数字电子技术，模拟电子技术，以与传感器的相关知识综合运用，二是系统了解温度监测特别是工业上的温度控制的详细过程，为日后的学习和工作增长知识，积累经验。

在确定课设题目，经仔细分析问题后，实现温度的测量与控制方法很多，大致可以分为两大类型，一种是以单片机为主的软硬件结合方式，另一种是用简单芯片构成实现电路。由于单片机知识的匮乏，我们决定用后者实现。共同确定了总的电路结构，将设计分为三部分，李朝负责温度传感部分，谌新力负责温度显示和温度范围控制部分，肖阳负责温度控制执行电路和声光报警部分。温度传感部分由热电偶构成的温度传感器，数字显示和设定控制部分由模数转换器AD574A、281024 CMOS EEPROM、锁存器74LS175等组成，声光报警和温控加热降温执行电路主要用时基芯片555构成的多谐振荡器和单稳态电路组成。在确定了单元电路的设计方案后，我们在总结出总体方案框图的基础上，应用Multisim11.0仿真软件画出了各单元模块电路图，最后汇总电路图。

由于缺少实践经验，并且知识有限，所以本次设计中难免存在缺点和错误，敬请老师批评指正。

李朝

2010年6月20日

目录

温度测量与控制电路 (4)

摘要 (4)

一、系统综述和总体方案论证与选择 (5)

二、单元电路设计 (6)

（一）温度传感模块 (6)

（2）冷接点温度补偿方法的选择 (11)

（3）滤波方法的讨论 (16)

（4）电路的改进 (17)

（5）仿真模拟 (18)

（二）声光报警 (20)

（三）温度控制执行 (21)

三、结束语 (21)

四、参考文献 (22)

五、元器件明细 (23)

六、收获体会 (31)

七、鸣谢 (32)

八、【附录】 (32)

评语 ........................................................................................................ 错误!未定义书签。

温度测量与控制电路

摘要

温度测量与控制电路是在实际应用中相当广泛的测量电路。本次设计主要运用基本的模拟电子技术和数字电子技术的知识，从基本的单元电路出发，实现了温度测量与控制电路的设计。总体设计中的主要思想：一、达到设计要求；

二、尽量应用所学知识；三、设计力求系统简单可靠，有实际价值。温度传感采用热电偶和温度补偿原理。大家共同商议共同确定了总的电路结构，将设计分为三部分，李朝负责温度传感部分，谌新力负责温度显示和温度范围控制部分，肖阳负责温度控制执行电路和声光报警部分AD转换部分使用集成芯片AD574A；二进制到8421BCD码的转换用EEPROM 281024实现；显示译码部分用74LS48和数码管实现；温度控制范围设定采用数字设定方式，用74LS160十进制加计数器和锁存器74LS175实现；温度的判断比较数值比较器74LS85的级联实现；通过使用74LS160和ADG508F实现了多路温度循环监测功能。声光报警加入了单稳态。温度控制执行部分采用555构成的单稳态电路，提高了加热系统与降温系统的稳定性和实用性。

关键词

温度传感器 A/D转换控制温度声光报警二进制转BCD 译码显示

技术要求

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。

一、系统综述和总体方案论证与选择

方案A.

如图1-1所示，温度传感器部分将温度线性地转变为电压信号，经过滤波放大，一路输入A/D转换电路，经过译码进行数字显示，另一路与滑变分压经过电压比较器进行比较输出高低电平指示信号，温度控制执行模块和声光报警部分。

图1-1 总体方案A

方案B.

如图1-2所示，温度传感和A/D转换，译码显示，温控执行和报警均与方案A相同，不同处在于控制温度设定方式和温度超限判断方式。方案A的超限判断模块和控制温度设定主要使用模拟信号，该方案易受外界干扰如使用环境温度等因素，另外由滑变设定温度不易调节精确，实际中，若采用电池供电，电源电压的变化会影响其温控范围的准确性。方案B主要采用数字芯片逻辑控制实现，其工作的稳定性准确性和功能扩展性较强。

图1-2 总体方案B

二、单元电路设计

（一）温度传感模块

关于温度传感方法的选择

常用的具有传感功能的电路，有利用铂电阻，利用二极管，利用三级管，利用铂电阻，或直接利用现有的具有温度传感功能的芯片。

1利用铂电阻测温度

原理：铂电阻的组织随温度的变化而变化，通过电阻两端电压的变化来反映温度的变化。

把电阻两端电压变化的信号经过处理后，就可以和预设电压进行比较，并显示。

其电路如图1-1所示

图1-1 铂电阻测温电路的传感部分（其中R1为铂电阻）

排除理由：热电阻在一定的范围内，有良好的线性关系，但是这个范围很窄，达不到课题要求的范围。而如果进行电阻线性化，则电路更加复杂，而且由于测

温需要相对精确，为避免过多电路造成噪声等不利影响，将这个方案排除。

2 利用二极管测温度

原理：和铂电阻相似，但是利用的是二极管电压随温度变化而变化。使用中可以利用桥路将其连接（如图1-2所示），并用放大器放大后输出。这样的测温电路简易

且实用。

排除理由：灵敏度不高，变化范围太窄，线性化不是很好。

3 利用三极管测温度

原理：利用了硅晶体管的基极和发射极之间的负温度系数，如图1-3所示。