智能仪器课程设计---温度测量与控制电路

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智能仪器课程设计

温度测试与控制电路

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摘要：

温度是一个与人们生活和生产密切相关的重要物理量。温度的测量和控制技术应用十分广泛。在工农业生产和科学研究中，经常需要对某一系统的温度进行测量，并能自动的控制、调节该系统的温度。本设计采用的温度传感器是LM35温度传感器， LM35温度传感器是利用两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，当导体A和B之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流。测试电路是通过电压比较放大电路来实现温度都的检测，控制电路是通过两个电压比较电路来实现对两个继电器的控制。报警电路有555时基电路和光敏电阻以及扬声器组成。

工作原理主要是利用温度传感器把系统的温度通过A\D转换电路将电信号转换成数字信号，并通过与之连接的译码电路中显示出来。同时电压信号通过电压比较器与输入电压比较决定输出是高电平或是低电平，进而控制下一个电路单元的工作状态。报警电路中，当电路出现故障使温度失控时，使被控系统温度达到允许最高温度Vmax，此时发光二极管通电发光照在光敏电阻RL上，RL受光激发，电阻值迅速下降，分压点电位升高，电路立即产生振荡，发出声响报警。调温控制电路中，通过电压比较器的输入输出关系，决定温度的调节。当温度低于下限温度时，电路经过一系列变化接通加热器电源对其进行加热。当温度升到上限温度时，加热器电源，停止加热。

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1 概述…………………………………………………………………………………4

1.1引言……………………………………………………………………………4

1.2设计任务………………………………………………………………………4

1.3设计要求………………………………………………………………………4

2 系统总体方案………………………………………………………………………5

2.1对温度进行测量、控制并显示………………………………………………5

2.2恒温控制………………………………………………………………………5

2.3温度显示部分…………………………………………………………………5

2.4温度显示部分…………………………………………………………………5

2.5方框图总体……………………………………………………………………6

3 各部分功能模块设计（功能描述）………………………………………………7

3.1温度传感器……………………………………………………………………7

3.2A\D转换电路 …………………………………………………………………8

3.3 报警电路 ……………………………………………………………………10

3.4 调温控制电路……………………………………………………………… 11

3.5 电压比较器…………………………………………………………………12

4课程设计体会……………………………………………………………………14

参考文献……………………………………………………………………………15

附1：系统原理总图…………………………………………………………………16

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1.1 引言

温度是一个基本物理量，也是一个与人们的生活环境、生产活动密切相关的重要物理量。温度的测量和控制技术应用十分广泛。在工农业生产和科学研究中，经常需要对某一系统的温度进行测量，并能自动地控制、调节该系统的温度。通过该设计我们可以直观看到温度视数变化，根据实际系统的需要调节系统温度，同时我们也可以通过报警电路发出警报后再进行调节。

1.2 设计任务

进一步熟悉模拟和数字设计方法和规范，并进一步巩固所学模拟电子及相关知识，达到综合应用电子技术的目的，培养设计开发以及动手实践等能力，学会阅读相关科技文献，查找器件手册与相关参数，独立思考分析，完整理总结设计报告。了解温度传感器件的功能，学会在实际电路中应用。进一步熟悉集成运算放大器的线性和非线性应用。了解检测温度的传感器种类不同，采用的测量电路和要求不同，执行器、开关等的控制方式也不同。运用电子技术来实现温度测量和控制任务，完成温度测量和控制电路的连接和调试。学会对电子电路的检测和排除电路故障，进一步熟悉常用电子仪器的使用，提高分析问题和解决问题的能力。

1.3 设计要求

⑴ 被测温度和控制温度均可数字显示； ⑵ 测量温度为0 12000C，精度为 0．50C； ⑶ 控制温度连续可调，精度 1OC；

⑷ 温度超过额定值时，产生声、光报警信号。

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2系统总体方案 2系统总体方案及硬件设计

2.1系统设计方案论证 方案一

由于本设计是测温电路，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A/D 转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D 转换电路，其中还涉及到电阻与温度的对应值的计算，感温电路比较麻烦。而且在对采集的信号进行放大时容易受温度的影响出现较大的偏差。

方案二

进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，电路简单，精度高，软硬件都以实现，而且使用单片机的接口便于系统的再扩展，满足设计要求。从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，费用较低，可靠性高，软件设计也比较简单，故采用了方案二。

2.2系统总体设计方案

本系统设计主要包括单片机最小系统、温度报警模块、温度显示模块、按键控制模块。通过这几个模块的协调工作就可以完成相应的温度显示控制和显示功能，系统设计总体方框图如图2-2所示。

如图2-2总体设计总体方框图

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2.3硬件设计总体方案

2.3.1单片机最小模块

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89C51单片机引脚结构图如图2-3所示。

AT89C51的主要特性如下：

·与MCS-51 兼容

·4K字节可编程闪烁存储器寿命：1000写/擦循环，数据保留时间：10年

·全静态工作：0Hz-24Hz ·三级程序存储器锁定 ·128*8位内部RAM ·32可编程I/O …… 此处隐藏：2031字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……