温度报警器设计
温度报警器毕业设计
温度报警器毕业设计
温度报警器毕业设计
一、引言
随着科技的不断发展,人们对于安全问题的关注也越来越高。在各种工业设备
和生活环境中,温度的控制和监测是非常重要的一项任务。因此,我决定选择
温度报警器作为我的毕业设计主题,旨在设计一种能够准确监测温度并及时报
警的设备。
二、背景
温度报警器是一种能够监测环境温度并在温度超过设定阈值时发出警报的设备。它在许多领域都有广泛的应用,如工业生产、仓储管理、医疗设备等。传统的
温度报警器通常使用温度传感器和报警器组成,但存在一些问题,如误报警、
不够灵敏等。因此,我希望通过我的毕业设计,设计一种更加准确、灵敏的温
度报警器。
三、设计目标
我的温度报警器设计有以下几个目标:
1. 准确性:确保温度测量的准确性,避免误报警情况的发生。
2. 灵敏度:能够及时监测到温度变化,并在温度超过设定阈值时立即发出警报。
3. 可靠性:保证设备的稳定性和长期可靠运行,尽量避免故障和维修。
4. 易用性:设计简单、易于操作和维护,方便用户使用。
四、设计方案
基于以上设计目标,我将采用以下方案来设计温度报警器:
1. 温度传感器选择:选择一种高精度、高灵敏度的温度传感器,如热电偶或半
导体温度传感器。这样可以确保测量的准确性和灵敏度。
2. 报警器设计:采用声音和光线的双重报警方式,当温度超过设定阈值时,报
警器将发出响亮的声音,并同时闪烁红色的LED灯,以提醒用户。
3. 温度控制系统:设计一个智能温度控制系统,能够根据实际需求自动调整温
度报警的阈值。用户可以通过简单的操作来设置温度阈值,以适应不同的环境
基于51单片机的温度报警系统设计
基于51单片机的温度报警系统设计温度报警系统是一种常见的安全监控系统,它可以监测环境温度,并在温度达到设定阈值时发出警报。本文将介绍一个基于51单片机的温度报警系统的设计。
一、系统设计目标和功能
本系统的设计目标是实时监测环境温度,并在温度达到预设阈值时发出警报。具体功能包括:
1.温度采集:通过温度传感器实时采集环境温度。
2.温度显示:将采集到的温度值通过数码管显示出来。
3.温度比较:将采集到的温度值与预设的阈值进行比较。
4.报警控制:当温度超过预设的阈值时,触发警报控制器。
5.报警指示:通过蜂鸣器或者LED灯等方式进行报警提示。
二、硬件设计
本系统的硬件设计包括主控部分和外围部分。
1. 主控部分:使用51单片机作为主控芯片,通过AD转换器和温度传感器实现温度数据采集。采用片内RAM和Flash存储器对数据进行处理和存储。
2.外围部分:包括数码管显示和报警指示。使用数码管模块将温度值进行显示,使用LED灯或者蜂鸣器进行报警指示。
三、软件设计
本系统的软件设计包括程序的编写和算法的设计。
1.程序编写:使用C语言编写单片机的程序。程序主要包括温度采集、温度比较、报警控制和报警指示等功能。
2.算法设计:根据采集到的温度值与预设阈值进行比较,判断是否触
发警报控制器。同时,根据警报控制器的状态,控制报警指示的开关。
四、系统测试
完成硬件和软件设计后,需要进行系统测试以验证系统的正确性和稳
定性。
1.硬件测试:对硬件电路进行测试,包括电源、信号传输和外围器件
等方面。测试时需要注意电源的稳定性,信号的准确性和外围部件的工作
温度报警器课程设计
温度报警器课程设计
一、引言
温度报警器是一种常见的电子产品,广泛应用于各种场所和环境中。它能够通过感应温度的变化,发出警报信号,提醒人们及时采取相应的措施,以防止事故的发生。本课程设计以温度报警器为研究对象,旨在通过设计与制作温度报警器的过程,培养学生们的创新能力与动手能力。
二、课程设计目标
1.培养学生的实践操作能力,掌握电子电路的基础原理与制作方法。
2.促进学生的动手能力,提高他们的创新思维和问题解决能力。
3.激发学生对科技创新的兴趣,培养他们对电子技术的兴趣与热情。
三、课程设计内容
1.前期准备:
介绍温度报警器的原理和作用,引导学生理解温度对电子元器件的影响,以及温度保护的必要性。
2.理论学习:
了解电子元器件的基本知识,如电阻、电容和线路连接等内容。同时学习温度测量的原理和方法。
3.实验设计:
根据设计要求,引导学生设计并制作温度报警器电路。要求学生能够灵活运用已学到的知识,并充分发挥他们的想象力和创造力。
4.实验操作:
让学生动手进行电路的实验搭建,并进行测试和调试。同时,指导他
们记录和分析实验数据,加深对电子原理和实验结果的理解。
5.实验总结:
让学生撰写实验报告,总结和归纳实验过程中的问题和经验,分析实
验结果的原因和意义。通过讨论和分享,培养学生的团队合作和表达能力。
四、课程设计评价
1.实验报告:
对学生的实验报告进行评价,考察学生对实验原理和结果的理解程度,以及他们对问题解决和创新思维的能力。
2.实验成果:
评估学生制作的温度报警器电路是否能够准确测量和报警,以及外观
是否美观、整洁。鼓励学生进行展示和交流,分享彼此的经验和感悟。
温度报警器的设计与制作
温度报警器的设计与制作
一、设计原理
1.温度传感器:温度传感器用于检测环境的温度,其中常用的有热敏
电阻(PTC、NTC)、温度传感器(如DS18B20)等。传感器测量温度的原
理通常是通过利用物质的热特性元件产生的电阻变化或电压信号变化来实
现的。
2.信号处理电路:温度传感器将温度信息转化为电信号后,需要经过
信号处理电路进行放大、滤波、比较等过程。其中比较的目的是将检测到
的温度与设定的阈值进行比较,若温度高于阈值,则触发报警。
3.报警器:报警器通常是通过声音或灯光等方式发出警报信号,提醒
人们采取相应的措施。常见的报警器包括声音报警器、呼吸灯等。
二、制作步骤
1.确定报警器的功能和需求,包括温度范围、阈值和报警方式等。
2.选择合适的温度传感器,根据需要选取适当的传感器型号,并了解
其工作原理和特性。
3.设计信号处理电路,包括放大、滤波和比较等环节。放大电路可以
使用运算放大器进行放大,滤波电路可以采用RC滤波器来降噪。比较电
路将温度信号与设定阈值进行比较,若温度高于阈值,则输出报警信号。
4.配置报警器,选择合适的报警器类型,并将其与比较电路进行连接。常见的报警器有声音报警器和灯光报警器。声音报警器通常需要接驱动电路,用于调节音量和频率等。灯光报警器通常需要接控制电路,用于调节
亮度和闪烁等。
5.进行测试和调试,将温度报警器连接到相应的电源和温度源,观察报警器是否能正常工作和报警是否准确。
6.制作和组装温度报警器,包括电路板的制作、元器件的焊接和固定等环节。根据自身情况可以选择使用面包板或自制电路板。
温度报警器设计思路
警(单频),2V—6V不报警,大于6v报警(双频)。 再经过窗口比较器。
• 注意事项:
• R1与RV1要取合适的值,RV1应尽量小点,以提 高电路的灵敏度。
2.3 窗口比较器电路
• 窗口比较器电路图:
• 由LM324中的两个运放组成1个窗口比较器,以12V为电源 电压,通过调节电位器RV2、RV3来确定窗口比较器的两个 基准电压,使分别为2V、6V,调节好后使其稳定不再变化。
• 设阈值电压为VT1+、VT1• 根据555的内部电路有: • C6的充电阈值为:
放电阈值为:
充电电路为:
• 根据电路列写UC(t)的表达式:
充电时间为TH: 放电时间为TL:
则振荡周期TO为:
• 低音频率为:
当U5输出低电平时对于U6的振荡频率为: 设C6的阈值为VT2+、VT2则
高音振荡频率为: fH=1/T
三、电路仿真分析
• 3.1 仿真软件简介 • 本次电路仿真用的是Protues软件,Protues软件是英国Labcenter
electronics公司出版的EDA工具软件(该软件中国总代理为广州风标电 子技术有限公司)。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能,还能仿 真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。
温度报警系统设计
温度报警系统设计
温度报警系统是一种用于监测和报警温度异常的系统。它广泛应用于
工业生产、仓储、实验室等场合,以确保人员和设备的安全。温度报警系
统的设计需要考虑传感器的选择、数据采集与处理、报警方式等方面。以
下是对温度报警系统设计的详细阐述。
一、传感器的选择
在温度报警系统中,传感器的选择是非常重要的。常见的温度传感器
有热敏电阻温度传感器(PT100)、热电偶和红外线温度传感器等。这些
传感器具有不同的测量范围、精度和适用环境。在选择传感器时,需要根
据实际需要考虑到测量范围、精度要求和环境条件等因素,以确保传感器
的可靠性和准确性。
二、数据采集与处理
数据采集与处理是温度报警系统中的核心技术,它直接影响到系统的
性能和可靠性。数据采集可以通过模拟电路或数字电路实现。在模拟电路中,采用模拟信号调理电路将传感器信号转换成可测量的电压或电流信号。在数字电路中,采用模数转换器(ADC)将模拟信号转换成数字信号。
数据处理可以通过嵌入式系统或PC机实现。在嵌入式系统中,采用
微处理器或单片机进行数据处理和分析,并通过串口、网络接口或无线通
信模块将数据发送给监控中心或其他设备。在PC机中,采用计算机软件
进行数据处理和分析,通过串口、网络接口或USB接口与其他设备进行通信。
三、报警方式
声音报警可以通过蜂鸣器或扬声器实现,当温度异常时,系统会发出响亮的声音以引起人们的注意。光闪报警可以通过LED灯或闪光灯实现,当温度异常时,系统会发出强烈的光信号以引起人们的注意。手机短信报警可以通过GSM模块或无线通信模块实现,当温度异常时,系统会发送短信给相关人员以及监控中心,及时进行处理。
温度报警器设计报告(1)
温度报警器设计报告(1)
温度报警器设计报告
一、选题背景
随着现代科技的不断发展,许多设备和科技产品需要在特定的温度范
围内运行。如果超出该范围,可能会导致设备的损坏或无法正常工作。因此,设计一款温度报警器是非常有必要的。
二、设计目的
本设计旨在设计一个简单、可靠并且易于使用的温度报警器,以帮助
监测设备的温度,并在温度超出设置范围时发出警报,起到保护设备
的作用。
三、设计方案
本设计采用单片机作为主控芯片,并通过温度传感器检测监测设备的
温度,并在温度超出设定范围时触发警报。
具体步骤如下:
1、硬件部分
(1)主控芯片:本设计采用STC89C52单片机作为主控芯片,具有稳
定可靠、成本低廉、易于编程等优点。
(2)温度传感器:采用DS18B20数字温度传感器进行温度检测,该传
感器结构简单、精度较高、成本较低,使用方便。
(3)蜂鸣器:使用蜂鸣器作为警报器,当温度超出设定范围时,触发
蜂鸣器发出警报信号。
(4)显示模块:采用4位数码管来显示当前的温度值。
2、软件部分
(1)温度检测:通过单片机控制温度传感器进行温度检测,并将温度
值传入主控芯片。
(2)温度设置:设置警报温度范围,并保存在单片机内部EEPROM中。
(3)警报触发:当温度超出设定范围时,主控芯片触发蜂鸣器发出声音,并通过数码管显示当前温度值和报警信息。
四、设计特点
(1)使用方便:通过数码管直观显示当前温度值和警报信息,非常方
便实用。
(2)稳定性高:采用单片机作为主控芯片,具有稳定性高、精度高、
抗干扰能力强等优点。
(3)成本低廉:本设计采用成本较低的DS18B20数字温度传感器,加
基于单片机温度报警器的设计
基于单片机温度报警器的设计
温度报警器是一种常见的安全设备,用于监测环境温度并在温度超过
设定阈值时发出警报。基于单片机的温度报警器可以实现温度监测、报警
和数据记录等功能,具有灵敏度高、可靠性好、成本低等优点。下面将描
述一种基于单片机的温度报警器的设计。
设计思路:
本设计采用温度传感器、单片机、蜂鸣器和LCD液晶显示器等组成,
实现温度监测和报警功能。温度传感器用于测量环境温度,将温度值传输
给单片机进行处理;单片机负责对温度值进行比较和判断,当温度超过设
定阈值时,通过控制蜂鸣器发出警报声,并在LCD显示器上显示温度值和
警报信息。
硬件设计:
1.温度传感器:可以选择数字温度传感器,如DS18B20。将温度传感
器连接到单片机的数字引脚上,通过引脚读取传感器输出的数字信号。
2.单片机:可以选择常见的8位单片机,如STC89C52、单片机具有
较强的处理能力和丰富的IO资源,可以用于读取和处理温度传感器数据,并控制蜂鸣器和LCD显示器。
3.蜂鸣器:选择合适的蜂鸣器,并将其连接到单片机的IO引脚上。
当温度超过设定阈值时,单片机将IO引脚置高,使蜂鸣器发出警报声。
4.LCD液晶显示器:选择适配器单片机的LCD显示器,通过单片机的
IO引脚与单片机连接。当温度超过设定阈值时,将警报信息显示在LCD
上。
软件设计:
1.硬件初始化:设置单片机相关IO引脚为输入输出模式,初始化温
度传感器和LCD显示器。
2.温度采集:通过单片机的数字引脚读取温度传感器输出的数字信号,并进行相应的数据转换,得到环境温度值。
3.温度监测:将环境温度值与设定的阈值进行比较,若温度超过阈值
温度报警器设计报告-V1
温度报警器设计报告-V1
温度报警器设计报告主要分为以下几个部分:
一、需求分析
温度报警器的主要功能是监测环境温度并在达到一定阈值时发出报警信号。它可以用于家庭、办公室、工厂等场所,保证人们的生活和工作环境的安全。在需求分析阶段中,我们需要确定以下几个方面的要求:测量范围、精度、报警方式和响应速度。通过对市场需求的调查和分析,我们决定设计一款测量范围为-10℃~60℃,精度为±1℃的温度报警器,报警方式为声光报警,响应速度小于2秒。
二、硬件设计
硬件设计是温度报警器开发的核心。我们采用了LM35温度传感器,主控芯片为STC89C52,驱动蜂鸣器和LED灯的模块使用了ULN2003板。电路部分分为三个模块,分别是信号采集、信号处理和报警输出。信号采集模块中,LM35将温度转换为电压信号;信号处理模块中,
STC89C52进行AD转换并根据阈值发出信号控制蜂鸣器和LED灯。焊接完成后,将整个电路进行测试和调试,确保电路的稳定性和可靠性。
三、软件设计
软件设计是实现温度报警器功能的必要条件。我们采用Keil C51嵌入式开发环境,结合STC89C52单片机,编写了相应的程序。主要包括AD 转换、阈值判断音响和灯光控制等功能。程序编写完成后,通过下载到单片机内存并开机测试,确保软件的稳定性和可靠性。
四、测试与维护
测试与维护是产品开发的最后一个环节。在测试中,我们测试了测量范围、精度、报警方式和响应速度等方面,确保产品的实用性和可靠
性。在维护方面,我们需定期检查设备的工作状态,检查电路和软件是否有损坏或错误,及时修理和更换。
温度报警器单片机课程设计
温度报警器单片机课程设计
1. 引言
温度报警器是一种常见的应用设备,用于监测环境温度并在温度超过设定阈值时发出警报。本次课程设计旨在利用单片机技术,设计并实现一个基于温度传感器的温度报警器。
2. 设计要求
设计一个温度报警器单片机系统,具体要求如下:
1.使用单片机作为控制核心,选择合适的型号和开发工具;
2.组装、连接和配置温度传感器,用于实时监测环境温度;
3.设定温度阈值,当环境温度超过该阈值时,触发报警;
4.报警方式可以是附带蜂鸣器发出声音、或者通过LCD显示器显示警报信息。
3. 系统设计
3.1 硬件设计
3.1.1 单片机选择
根据需求,我们需要选择适合的单片机作为控制核心。在此推荐使用STM32系列的单片机,如STM32F103C8T6等。
3.1.2 温度传感器选择
温度传感器是用于实时监测环境温度的重要组成部分。常用的温度传感器有LM35、DS18B20等。
3.1.3 蜂鸣器和LCD显示器选择
根据报警方式的要求,我们需要选择合适的蜂鸣器和LCD显示器。一般可选用闹钟蜂鸣器和16x2字符LCD显示器。
3.1.4 电路连接和组装
根据硬件设计需求,将单片机、温度传感器、蜂鸣器和LCD显示器等组装并连接成一个完整的电路系统。
3.2 软件设计
3.2.1 环境搭建
在电脑上安装相应的开发工具,如Keil uVision等,并将其与单片机进行连接。
3.2.2 编写初始化代码
首先,我们需要编写初始化代码,用于设置单片机的引脚和外设等。具体包括设置温度传感器引脚、蜂鸣器引脚和LCD引脚。
3.2.3 编写温度读取代码
温度报警器的系统设计原理
温度报警器的系统设计原理
温度报警器的系统设计原理基于以下几个方面:
1. 温度传感器:温度报警器需要使用温度传感器来检测环境温度。常用的温度传感器有热敏电阻、热电偶和半导体温度传感器等。温度传感器将环境温度转换为电信号。
2. 控制电路:控制电路用于处理温度传感器的电信号。它通常包括一个操作放大器和一个比较器。操作放大器将温度传感器的电信号放大,以便于后续处理。比较器将放大后的信号与预设的温度阈值相比较,以确定是否触发报警。
3. 报警装置:报警装置用于发出报警信号。它可以是声音报警、光线闪烁报警或者是通过网络发送警报等形式。报警装置的选择取决于具体的应用场景。
4. 电源:温度报警器需要一个供电系统,以提供所需的电力。可以使用电池、电源适配器或者是太阳能电池板等。
整个系统的工作流程如下:
1. 温度传感器检测环境温度,并将其转换为电信号。
2. 控制电路处理传感器信号,将其放大并与预设的温度阈值进行比较。
3. 如果检测到温度超过或低于预设的温度阈值,控制电路将触发报警装置。
4. 报警装置发出报警信号,提醒用户注意温度异常。
根据具体的应用场景和要求,温度报警器的设计可能会有所不同。例如,在一些高风险的环境中,报警装置可能会将报警信号发送到安全人员的手机上,以便他们能够快速做出相应的应对措施。
基于FPGA的温度传感报警系统设计
基于FPGA的温度传感报警系统设计
一、引言
温度传感器在许多领域中被广泛使用,用于监测环境或设备的温度变化。为了及时发现温度异常并采取相应措施,设计一个基于FPGA的温度传感报警系统具有重要意义。本文将介绍如何利用FPGA实现温度传感器数据采集、处理和报警功能的设计方案。
二、系统结构
基于FPGA的温度传感报警系统通常包括温度传感器模块、FPGA开发板、显示模块和报警器。温度传感器用于采集环境温度数据,将数据传输给FPGA开发板;FPGA开发板负责接收并处理传感器数据,根据预设阈值判断是否触发报警;当温度超过设定阈值时,FPGA会触发报警器进行提示。
三、设计原理
1. 数据采集:FPGA通过接口与温度传感器通信,获取实时温度数据。
2. 数据处理:FPGA对采集到的温度数据进行处理,与预设阈值比较,判断是否触发报警。
3. 报警功能:当温度超过设定阈值时,FPGA触发相应报警装置,如LED灯闪烁、蜂鸣器响声等。
四、软件实现
1. Verilog/VHDL编程:使用Verilog或VHDL语言编写FPGA的逻辑设计,包括数据采集、阈值比较和报警逻辑。
2. 开发工具:选择适合的FPGA开发工具,如Xilinx ISE、Quartus II 等,进行逻辑综合、布局布线和下载等操作。
3. 调试验证:通过仿真和实验验证系统设计的正确性和稳定性。
五、性能分析
通过对基于FPGA的温度传感报警系统进行性能分析,可以评估系统的响应速度、准确性和稳定性等指标。同时,还可以分析系统的功耗、资源利用情况和可靠性等方面,为系统优化提供依据。
温度报警器的设计与制作
温度报警器的设计与制作
一、实验原理
温度报警电路主要由稳压电源、惠斯登电桥(包括温度传感器)、电压比较器、报警装置组成。图1是电路原理图,其中温度传感器R t 为负温度系数热敏电阻,W t 为电位器,R 1、R 2、R 3为阻值相等的电阻。R 1、R 2、R 3、(R t +W t )组成惠斯登电桥,集成芯片LM393作为电压比较器,用蜂鸣器作为报警装置。调节W t 使R t +W t 大于R 3,因而B 点的电位高于A 点电位,此时比较器的同相端(+)电位高于反相端(-)电位,比较器输出高电平,18u u =,此时蜂鸣器两端无电
位差,不报警。把R t 置于温度不断升高的环境(如用手握住R t 加热),温度升高时,R t 阻值减小,R t 上压降也减小,于是B 点的电位下降,当B 点的电位低于A 点的电位时,比较器输出低电平,14u u =,蜂鸣器有电流通过,发出警报声,表
明此时温度超过设定值。调节电位器W t 可设定不同的报警温度。
图1 温度报警器电路原理图
实验中Rt 选用MF51型负温度系数热敏电阻,比较器可选用LM393,电源选用本实验提供的稳压电源。
二、实验仪器
直流稳压电源,九孔插线方板,一个由集成芯片构成的比较器,一个蜂鸣器,三个定值电阻,一个电位器,热敏电阻(电阻温度特性已知),导线若干
三、实验内容
1. 根据现有的实验仪器,自行设计合理的实验方法。设计36℃的温度报警器。
2. 实验报告中写明分析和计算过程,画出完整的电路图。
3. 选作内容:在此电路的基础上自行设计实现恒温加热,光控路灯等功能。
可调温度报警器设计
可调温度报警器设计
一、简介
可调温度报警器是一种新型的安全设备,主要用于监控温度,当温度
超过或低于设定值时,可调温度报警器会发出报警信号,以防止发生意外。它具有精确测温、可调温度报警和低功耗等优点。传统的电气设备上只能
安装低温自动断电报警器,而可调温度报警器可以设定任意温度,以满足
不同客户的不同需求。
二、工作原理
可调温度报警器的电路非常简单,它主要由静态电源、温度检测元件、精密可调电阻器、报警器和静态开关等组成。电源将电能输入到报警器中,在温度检测元件中,当温度超过预设值时,输出信号被精密可调电阻器调节,然后传递到报警器中,报警器会把信号发出,进而发出警报。
三、技术特点
1、精确的温度测量:可调温度报警器使用高精度的热敏电阻来测量
温度,它可以测量温度的精度高,可以达到0.1℃的精度。
2、低功耗:可调温度报警器的电路简单,功耗低,适合在频繁变动
和长时间开启
电子系统设计--温度报警器
温度报警器
一、设计题目:温度报警器的设计
(1)设计内容:
系统分四个模块:温度信号传感模块、电平比较模块、555多谐振荡器模块、蜂鸣器告警模块;
(2)设计任务要求:
①设计恒流源,采用温敏电阻,设计温度传感探头,得到放大的温度传
感的电压信号;
②设计电平比较电路,设置报警电平;
③设计555多谐振荡器;
④设计多谐振荡器驱动蜂鸣器的告警;
二、温度报警器的设计方案
图1 温度报警器的参考设计方案的示意
三、设计原理
1、恒流源的设计
为了简化电路,恒流源采用带稳压管的恒流源电路
2、温度信号传感模块
采用温敏电阻,当温度上升时,温敏电阻的阻值减小,由于流过温敏电阻的电流大小不变,温敏电阻两端的电压随着温敏电阻的阻值减小而减少。因此,可以把温度信号转换成电压信号。
3、差分放大电路
由于温敏电阻两端的电压变化微小,需要应用差分放大电路,得到放大的温度传感的电压信号。
4、电压跟随器
为了当放大的温度传感的电压信号和门限电压比较时,温度传感的电压信号不受到干扰,设计电压跟随器隔绝,从而使得温度传感的电压信号不受电平比较模块的影响。
5、电平比较模块
通过电阻分压,设置下限电压,接到电压比较器的同相端。把经过电压跟随器隔绝后的温度传感的电压信号接到电压比较器的反相端。当温度传感的电压小于设置的下限电压时,电压比较器输出高电平,此时发光二极管点亮。
6、555多谐振荡器模块、蜂鸣器告警模块
为了简化电路,555多谐振荡器模块、蜂鸣器告警模块直接用发光二极管代替。当温度超过门限电压时,发光二极管点亮,否则发光二极管不亮。
四、设计总图原理图
温度报警器的设计(特选参考)
实习任务书
一、设计题目
温度报警器的设计
二、设计背景
目前单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难寻找到哪个领域没有单片机的踪迹。温度是一个十分重要的物理量,对它的测量和控制有十分重要的意义。温度报警器在日常生活和工业应用非常广泛,程序内部设定有报警上下限,在生活在具有使用价值和广泛的前景。
三、设计内容及目标
设计内容:
温度报警器由51单片机、ADC0809、数码管和蜂鸣器等元件组成。其中ADC0809作为温度调节器、调节的温度由数码管显示。当调节温度小于50摄氏度或者高于150摄氏度,系统将产生不同频率的报警声音,并且对应的LED灯闪烁。
设计目标:
了解51单片机、ADC0809和数码管等器件的工作原理,掌握51单片机应用系统的硬件设计和软件设计的方法和技巧。
四、进度安排
周次工作内容预定目标
第17周周一题目安排;图书馆查相关资料查阅相关资料
第17周周二至周四系统硬件设计及软件设计实现系统硬件和软件设计
第17周周四下午设计成果检查及指导确定设计成果
第17周周五完善硬件及软件设计;开始准备
实习报告初稿。
完善软件硬件设计
第18周学习Proteus仿真软件,并仿真系
统
熟悉Proteus仿真软件,并成功仿真系统
第19周周一至周四进实验室,完成实习任务;完善
实习报告。
写好硬件实习报告,调试好系统
第19周周五答辩并且验收实习报告答辩并且验收实习报告五、设计时间:2015 年6 月29 日到2015 年7 月17 日
计算机科学与技术系指导教师潘操_
题目10 温度报警器的设计
设计背景:
目前单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难寻找到哪个领域没有单片机的踪迹。温度是一个十分重要的物理量,对它的测量和控制有十分重要的意义。温度报警器在日常生活和工业应用非常广泛,程序内部设定有报警上下限,在生活在具有使用价值和广泛的前景。
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温度报警器设计报告
一、设计任务与要求:
(1)温度报警器方案设计
温度0~100±1℃可测,小于10℃或大于30℃报警(LED亮)
①将被测温度(0~100℃)转换为电压值;
②小于10℃或大于30℃声、光报警(LED亮);
③可采用箔电阻组成测量电桥;
二、设计过程:
1.设计思路
设计中首先利用基于热电偶效应的温度传感器LM35采集温度后,转变为相应的电压值,再经过运算放大器LM358,将待测电压值放大、输出,以便于检测、显示及控制。显示电路是由A/D转换器及Led显示器构成的数字电路,控制电路是通过五个电压比较器与数字控制电路的组合来实现。报警电路以555振荡电路及扬声器等器件为基础构成组成。
2.方案设计
图1系统设计框图
如图1所示,系统由以下几部分构成:
温度测量电路、放大电路、电压比较电路、A/D转换电路、译码显示电路。
各部分电路的工作原理如下。
2.1对温度进行测量
首先通过温度传感器采集温度,将温度值转换为相应的电压值输出。
2.2温度控制
传感器的输出电压作为放大器输入信号,经同相运算放大电路进行放大后分别输出给多路电压比较器。
将要控制的温度所对应的电压值作为基准电压V REF,用实际测量值v i与
V REF进行比较,比较结果(输出状态)输入数字控制电路,调节系统温度。
本题对温度的限定较多,需采用四个电压比较器,配合数字控制电路,实现由输出电平的变化来控制数模转换电路。
。
3.单元电路设计
3.1温度传感器
LM35是电压输出型集成温度传感器,LM35集成温度传感器是利用一个热电阻检测相应的温度。LM35无需外部校准或微调,可以提供±1/4℃的常用的室温精度。
•工作电压:直流4~30V;
•精度:0.5℃精度(在+25℃时);
•比例因数:线性+10.0mV/℃;
•非线性值:±1/4℃;
•使用温度范围:-55~+150℃额定范围。
引脚介绍:①正电源Vcc;②输出;③输出地/电源地。
传感器电路采用核心部件是LM35,供电电压为直流15V时,工作电流为120mA,功耗极低,在全温度范围工作时,电流变化很小。电压输出采用差动信号方式,由2、3引脚直接输出,电阻R为18K普通电阻,VD为1N4148。如图1。此电路适用于测温范围为-55~+150℃场合。LM35的线性度良好。
图2传感器电路原理图
LM35温度传感器输出电压与摄氏温标呈线性关係,转换公式如式(1),0℃时输出为0V,每升高1°C,输出电压增加10mV。
V out_LM35(T)=10mv/℃*T℃……(1),即V=0.01T。
3.2运算放大电路
LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器,适合于电源电压范围很宽的单电源使用,也适用于双电源工作模式,在推荐的
工作条件下,电源电流与电源电压无关。
4脚接地,8脚接Vcc。
运算放大器LM358放大5倍电压,即V=0.05T.
温度采集放大电路如图2。
图3温度采集放大电路
3.3A\D转换电路
AD转换电路采用ADC0809。ADC0809是一种逐次比较型模数转换器件。它
是采用CMOS工艺制成的8位8通道A/D转换器,采用28只引脚的双列直插封装,其原理图和引脚图如图3所示。
各引脚功能如下:
(1)IN0~IN7是八路模拟输入信号;
(2)ADDA、ADDB、ADDC为地址选择端;
(3)2-1~2-8为变换后的数据输出端;
(4)START(6脚)是启动输入端。
(5)ALE(22脚)是通道地址锁存输入端。通常将ALE和START连在一起,使用同一个脉冲信号,上升沿锁存地址,下降沿则启动转换。
(6)OE(9脚)为输出允许端,它控制ADC内部三态输出缓冲器
(7)EOC——转换结束信号,高电平有效。该信号在A/D转换过程中为低电
IN3
IN4
IN5
IN
6
IN
7 START EOC
2£5
OE CLOCK
V
CC REF(£«)13
14
2
1
ADC080921£1
20£2
19£3
18£4
17£8
16
15£6
平,其余时间为高电平。在需要对某个模拟量不断采样、转换的情况下,EOC 也可作为启动信号反馈接到START端,但在刚加电时需由外电路第一次启动。
启动时钟
8模拟开关3位地址
地址锁存允许
8
路
模
拟
开
关
地与
址译
锁码
存
8位A/D
比较器
控制时序
SAR
树状开关
256R电阻阶梯
ADC0809
锁
三存
态缓
输冲
出器
转换结束
(中断)
8位
输出
GND
2£7
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
27
26
25
24
23
22
REF(£) V CC GND V ref(£«)V t e f(£)输出允许
(a)功能框图
图4A/D转换器原理图
主要特性:
1)8路输入通道,8位A/D转换器,即分辨率为8位。
2)具有转换起停控制端。
3)转换时间为100μs(时钟为640kHz时)
4)单个+5V电源供电
5)模拟输入电压范围0~+5V,不需零点和满刻度校准。
6)工作温度范围为-40~+85摄氏度
7)低功耗,约15mW。
(b)引脚图