温度测量与显示及报警电路的设计 - 图文

课 程 设 计 结 题 报

告

课程名称 题 目 温度测量与显示及报警电路 指导教师

系 别 专 业 学生姓名 班级/学号 成 绩 ________________________

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目录1

一．温度测量与显示及报警电路的设计

1.设计目的......................................4 2.设计任务及要求................................4 3.设计内容......................................5

3.1）稳压源电路的设计................................5 3.2）测量电路的设计..................................6 3.3）放大电路的设计..................................6 3.4）报警电路的设计..................................7 3.5) 整体电路........................................8 3.6）实际效果图......................................8 4.元器件选择...........................................9 4.1）热敏电阻的选择..................................9 4.2）放大器的选择....................................10 4.3）比较器的选择....................................10

5.电路的调试....................................11 6.设计的体会及其改进建议........................13

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温度测量与显示及报警电路的设计

一．设计目的

运用有关的课程的基础理论知识和技能解决实际问题的能力，提高本专业必要的基本技能、方法和创新能力。完成测控系统任务分析、电路总体设计、单元电路设计以及电路调试等各个环节、掌握有关传感器接口电路、信号处理电路、放大电路、滤波电路、运算电路、显示电路以及执行部件驱动电路等内容在测控系统中的使用方法。了解有关电子器件和集成电路的工作原理。

二．设计任务及要求

设计内容：室内环境参数测量及安防报警电路设计 1）温度、湿度、照度测量与显示、报警电路设计；

2）破门入室、破窗入室、室内防盗、火灾,燃气泄露等报警电路设计。 基本要求 ：

1）用电路实现，不用软件； 2）用数字表头实现测量值的显示；

3）能够设置环境参数测量值报警上下限，并实现声、光报警。

主要性能指标：

本次设计的题目为温度报警器的设计，运用温度传感器的温度特性从而达到在一定温度时的报警作用。其主要功能和指标如

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下：

1. 利用温度传感器（热敏电阻）测量某环境的温度 2. 报警器的报警温度可调，范围为（0—50℃）

3. 采用蜂鸣器报警，声音大小由环境温度与报警温度的差值决定

三．设计内容

3.1稳压电源电路的设计

要使电路能够稳定的工作首先就要提供一个稳定的电源，如图1就是我设计的稳压源电路图，电路中的LM358P为电压跟随器，用来形成稳定的电压源供测量电路使用。图中1N4732A为4.7V稳压管，调节R8使电压跟随器LM358P的输出Uo1稳定为2.5V，为后面的测量电路提供稳定可靠地电源供应。 其电路原理图如图1：

Uo1

图1

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3.2测量电路的设计

如电路图图2所示其中R1为负温度系数热敏电阻，即随着温度的升高，阻值增小。该热敏电阻在常温（24°C）时电阻为160欧姆。电路原理图如图2，电路图中的V1即为上一步骤中的稳压电源提供的电压，该电压稳定在2.5v. R1为一定值电阻。

图2

3.3放大电路的设计

电路图如图3所示，利用运放LM358构成差动放大电路，运放LM358对从5脚和6脚过来的电压进行相减放大。在该调节过程中发现lm358p有时候7口会没有输出，这时候用电压表测得5口和6口电压差值较大，我的解决方法是我调节图3中R2的电阻使得6口的电压与5口电压差值较为接近，这时候7口就又重新有输出了。

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图3 3.4报警电路的设计

报警电路的设计，我们运用了比较器，如图4所示lm358n的2口接入一个比较电压v1 当3口的电压大于2口时1口才会有输出，当蛋3口小于2口时1口没有输出，所以当温度升高到一定数值，比较器就会有输出，从而激活报警电路工作，报警部分为光报警和声报警，光报警为发光二极管发光，声报警为蜂鸣器响。电路如图4。

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图4 3.5整体电路 整体电路如图5

图5 3.6实际效果图：

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四．元器件选择

4.1热敏电阻的选择

热敏电阻的选择为负温度系数热敏电阻，负温度系数热敏电阻随着温度的升高，电阻值降低。常温下（24°C）阻值为160Ω。型号为NTCXKMZ4。该热敏电阻的阻值的变化范围为100Ω到200Ω。

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4.2放大器的选择

该电路中采用了运放LM358，其引脚图，及各部分功能如下： 在LM358中有两个单独的运放，在他的8个引脚中，下图引脚1-3为一个运放，5-7为第二个运放，其中1脚和7脚为输出端，2脚和6脚为反相输入端，3脚和5脚为同相输入端。

相应的逻辑功能图如下图：

4.3比较器的选择

比较器在电路中我们选择的是LM358N。

LM358的特点:

内部频率补偿，低输入偏流，低输入失调电压和失调电流，共模

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输入电压范围宽，接地，差模输入电压范围宽，等于电源电压范围，直流电压增益高(约100dB) ，单位增益频带宽(约1MHz) ，电源电压范围宽：单电源(3—30V)；双电源(±1.5 一±15V)，低功耗电流，适合于电池供电，输出电压摆幅大(0 至Vcc-1.5V)。

报警电路的设计，我们运用了比较器，如图4所示lm358n的2口接入一个比较电压v1 当3口的电压大于2口时1口才会有输出，当蛋3口小于2口时1口没有输出，所以当温度升高到一定数值，比较器就会有输出。我们运用比较器来对后面报警电路的辅助设计，当我们的温度不断的升高，并达到我们设定的数值时，通过比较器报警电路接通，进行报警，当温度降低，低于我们设定的数字是比较器没有输出，报警电路停止工作。我们运用LM358N来作比较器，输入3为放大器后出来的电压值，输入2为设定的比较电压值，只有当输入3的电压增大并大于输入2的电压是，输出1才会有输出，否则输出为零。

五．电路调试

在电路调试的过程中主要是分为3个部分，第一步为调出一个2.5v的稳压电源，为后面的测量电路提供稳定的2.5V稳定电压. 如图7

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图7

第二部分为调节比较器电压使得常温下不报警 调节比较器电压可以改变报警的温度值，根据需要假设要调高报警电压，只需将比较电压调高即可。

图8

如下图即为当比较电压为2.3v时，加热热敏电阻，使得电路工

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作时候的状态。

图9

六．设计的体会及其改进建议

测控电路课程设计是培养我们综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对我们实际工作能力的具体训练和考察过程.从选定方案设计完成，从理论到实践，对我们来说充满挑战，但是从中却学到很多的东西，不仅可以巩固了以前所学过的知识，还学到了很多在书本上所没有学到过的知识，并且锻炼了自己的动手能力。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合的重要性，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。课程设计过程中遇到问题是再所难免的，但是从遇到的各种各样的问题中，我们也发现了自己的不足之处，同时也让我们在实践中发现了不少解决的方法，充实了我们的经验，让我们在以后遇到相同的问题时能够顺利解决。三周的课程设计很快的就过去了，刚开始课程

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设计的时候有些无从下手，我不断地去翻看课本，去图书馆、互联网查找相关资料，不仅是查找资料，也是把自己忘记的，没有掌握的重新学习一遍，努力地想把课程设计做好，其中遇到了很多难题，比如电路的连接，以及选择怎样的器件。课设很快就过去了，在这期间发现了自己分析不够严谨，以及以前的学习不够认真，对知识模棱两可，这次课程设计培养了我的耐心，以及学习的热情，发现自己的不足，以后会更加努力学习自己的专业知识。

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