1、 电子技术课程设计电子技术课程设计 题目名称： 温度测量与控制器 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 日 期： 一、一、 设计题目设计题目 温度测量与控制器 二、二、 设计任务与要求设计任务与要求 温度是表征物体冷热程度的物理量，在工农业生产或科学研究中，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。下面设 计并制作对某一系统的温度进行测量与控制的电路。 电路要求为： 被测温度和控制温度均可数字显示。 测量温度范围为 C0 C120 ，精度为 C0.5 。 控制温度连续可调，精度为C1。 温度超过额定值时，产生声、光报警信号。 三、三、 题目分析题目分析和和内容摘
2、要内容摘要 题目分析：题目分析： 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， 同时综合温度传感器的相关 应用，实现温度测量与控制电路的设计。 内容摘要：内容摘要： 本次设计以数字电子技术的基础知识为主： 用电压比较器电压比较器来实现温度控 制装置， 采用 555555 构成的多谐振荡器构成的多谐振荡器来实现声光报警装置， 用内置译码器的四输内置译码器的四输 入数码管入数码管译码显示温度，A/D 转换应用集成芯片集成芯片完成。同时运用到模拟电子技术 中的滤波放大电路的相关知识： 在 A/D 转换前置低通滤波器低通滤波器，来滤除
3、干扰信号， 应用放大电路来实现信号幅度与元器件工作范围的匹配。综合传感器知识，设计 决定采用热敏电阻构成的桥式电路来实现温度的测量与转换。 四、四、 整体构思整体构思和和方案选择方案选择 方案选择：方案选择： 方案一：由 555 定时器组成多谐振荡电路，时钟电路产生 100ms 频率时 钟，现在就变成了每 100ms 计数器内所计的数再经分频来作为温度。每 100ms 到来时，对锁存器电路锁存，锁存以后才能对计数器进行清零。 方案二：系统框图如图 1 所示，温度传感器测量温度，转换成电压信号后 经过滤波消除干扰信号， 放大电路将所测信号幅度与后续电路的工作范围做一匹 配，所得有用信号经过 A/
4、D 转换专职转换成数字信号。此数字信号有三条路径： 一、进入超限报警装置与所设定的温度范围进行比较，若超限则发出声光报警； 二、经过码制转换后进入数码管显示当前所测温度；三、进入数字比较器与输入 的控制温度进行比较， 产生温度控制机构的工作信号， 同时显示输入的控制温度。 此系统可以对被测体的温度进行实时跟踪测量，并进行有效控制，总体上实现了 温度的测量与控制。 图 1 方案三：系统框图如图 2 所示，温度传感器用来测量被测体的实时温度并 转换成电压信号，该电压信号经过滤波放大电路，成为有用信号分两路进入后续 电路：一路进入 A/D 转换电路将其转换成数字信号显示；电压信号的另一路进入 电压比
5、较器，与输入控制温度电压信号进行比较，比较结果信号将驱动温度控制 装置工作，对被测体的温度进行实时控制，电压比较器的比较结果将决定是否发 出声光报警。此方案是将测量温度与输入控制温度转换成电压信号进行比较，从 而实现了温度的控制。 图 2 方案选择： 方案一：将热电阻由温度的变化通过 555 定时器构成的多谐振荡器完成 V/F 变换。利用分频实现控制温度与频率的对应，整个电路中以频率为参数参与 温度的控制过程。由于其中计数器、分频器和单稳态触发器等功能设计困难，故 舍弃。 方案二：将所有的信号都转换成数字信号处理，克服了模拟信号易受干扰 的缺点。而且系统的主要处理部件均采用数字式的元器件，从而
6、使信号的模式与 之匹配，对于信号处理的精度就有了保证。但是由于其上、下限温度限定电路复 杂，故舍弃。 方案三：符合要求中控制温度与测量温度的要求。控制电路中以模拟信号 为主，实现起来简单且准确。 综上所述，考虑到三个方案的优缺点，选择方案三方案三作为我们此次温度测量 与控制电路的设计方案。 整体构思：整体构思： 总体设计框图如下图 3 所示，从温度的采集到与设定温度的比较，再到控 制过程都是模拟信号，在显示电路中，将模拟信号转换成数字信号显示。主要由 以下几个模块构成：温度传感器、A/D 转换器、电压比较器、控制电路（温控电 路） 、声光报警器、转码电路、显示电路、加热电路。 图 3 五、五、 具体实现具体实现和各部分定性说明及定量计算和各部分定性说明及定量计算 下面就整体构思中提及的八大模块，依次进行详细的说明。包括：工作原 理、原理图、元器件的选择、参数计算。最后附上元件的清单表。 各模块设计：各模块设计： 1 1、 温度传感器温
