温度测量与显示及报警电路的设计

1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________________________2目录1一．温度测量与显示及报警电路的设计1.设计目的......................................42.设计任务及要求................................43.设计内容......................................53.1）稳压源电路的设计................................53.2）测量电路的设计..................................63.3）放大电路的设计..................................63.4）报警电路的设计..................................73.5)整体电路........................................83.6）实际效果图......................................84.元器件选择...........................................94.1）热敏电阻的选择..................................94.2）放大器的选择....................................104.3）比较器的选择....................................105.电路的调试....................................116.设计的体会及其改进建议........................133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4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153.2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23.3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。6图33.4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。7图43.5整体电路整体电路如图5图53.6实际效果图：8四．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。94.2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10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711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12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13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。14