温度测量控制系统的设计与制作实验报告(汇编)

北京电子科技学院

课程设计报告

( 2010 – 2011年度第一学期)

名称：模拟电子技术课程设计

题目：温度测量控制系统的设计与制作

学号：

学生姓名：

指导教师：

成绩：

日期：2010年11月17日

目录

一、电子技术课程设计的目的与要求 (3)

二、课程设计名称及设计要求 (3)

三、总体设计思想 (3)

四、系统框图及简要说明 (4)

五、单元电路设计（原理、芯片、参数计算等） (4)

六、总体电路 (5)

七、仿真结果 (8)

八、实测结果分析 (9)

九、心得体会 (9)

附录I：元器件清单 (11)

附录II：multisim仿真图 (11)

附录III：参考文献 (11)

一、电子技术课程设计的目的与要求

（一）电子技术课程设计的目的

课程设计作为模拟电子技术课程的重要组成部分，目的是使学生进一步理解课程内容，基本掌握电子系统设计和调试的方法，增加集成电路应用知识，培养学生实际动手能力以及分析、解决问题的能力。

按照本专业培养方案要求，在学完专业基础课模拟电子技术课程后，应进行课程设计，其目的是使学生更好地巩固和加深对基础知识的理解，学会设计小型电子系统的方法，独立完成系统设计及调试，增强学生理论联系实际的能力，提高学生电路分析和设计能力。通过实践教学引导学生在理论指导下有所创新，为专业课的学习和日后工程实践奠定基础。

（二）电子技术课程设计的要求

1．教学基本要求

要求学生独立完成选题设计，掌握数字系统设计方法；完成系统的组装及调试工作；在课程设计中要注重培养工程质量意识，按要求写出课程设计报告。

教师应事先准备好课程设计任务书、指导学生查阅有关资料，安排适当的时间进行答疑，帮助学生解决课程设计过程中的问题。

2．能力培养要求

（1）通过查阅手册和有关文献资料培养学生独立分析和解决实际问题的能力。

（2）通过实际电路方案的分析比较、设计计算、元件选取、安装调试等环节，掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。

（3）掌握常用仪器设备的使用方法，学会简单的实验调试，提高动手能力。

（4）综合应用课程中学到的理论知识去独立完成一个设计任务。

（5）培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。

二、课程设计名称及设计要求

（一）课程设计名称

设计题目：温度测量控制系统的设计与制作

（二）课程设计要求

1、设计任务

要求设计制作一个可以测量温度的测量控制系统，测量温度范围：室温0～50℃，测量精度±1℃。

2、技术指标及要求：

（1）当温度在室温0℃～50℃之间变化时，系统输出端1相应在0～5V之间变化。

（2）当输出端1电压大于3V时，输出端2为低电平；当输出端1小于2V时，输出端2为高电平。

输出端1电压小于3V并大于2V时，输出端2保持不变。

三、总体设计思想

使用温度传感器完成系统设计中将实现温度信号转化为电压信号这一要求，该器件具有良好的线性和互换性,测量精度高,并具有消除电源波动的特性。因此，我们可以利用它的这些特性，实现从温度到电流的转化；但是，又考虑到温度传感器应用在电路中后，相当于电流源的作用，产生的是电流信号，所以，应用一个接地电阻使电流信号在传输过程中转化为电压信号。接下来应该是对产生电压信号的传输与调整，这里要用到电压跟随器、加减运算电路，这些电路的实现都离不开集成运放对信号进行运算以及电位器对电压调节，所以选用了集成运放LM324和电位器；最后为实现技术指标（当输出端1电压大于3V时，输出端2为低电平；当输出端1小于2V时，输出端2为高电平。输出端1电压小于3V并大于2V时，输出端2保持不变。）中的要求，选用了555定时器LM555CM。

通过以上分析，电路的总体设计思想就明确了，即我们使用温度传感器AD590将温度转化成电压信号，然后通过一系列的集成运放电路，使表示温度的电压放大，从而线性地落在0～5V这个区间里。最后通过一个555设计的电路实现当输出电压在2与3V这两点上实现输出高低电平的变化。

四、系统框图及简要说明

（一）系统框图的简要说明

1、温度传感器AD590作用是将温度信号转化为电流信号。

2、一个10K 的电阻，将电流信号转化为电压信号,即2.73～3.23v

3、电压跟随器1是为了隔离10K 电阻对后续电路的影响。

4、加减运算电路是为了将电压信号调整到0～5V 。

5、电压跟随器2、电压跟随器3，均是为了防止前面的电路对后续电路的影响。

6、555定时器LM555CM ，利用它的CON 端实现功能（2）的要求。 （二）系统框图

图1 温度测量控制系统框图

五、单元电路设计（原理、芯片、参数计算等）

（一）温度信号转化为电流信号部分

1、本部分应用了集成温度传感器AD590。AD590是美国ANALO G DEV ICES 公司的单片集成两端感温电流源,是电流型温度传感器, 通过对电流的测量可得到所需要的温度值。 电路外形如图2所示,它采用金属壳3 脚封装, 其中1 脚为电源正端V+ ; 2 脚为电流输出端I0 ;3 脚为管壳,一般不用。

图2 AD590管脚图

AD590的主要特性：

（1）流过器件的电流（μA ）等于器件所处环境的热力学温度（K ），即：

A/K 1/μ=T I r

式中：Ir 为器件AD590的电流，单位为：μA 。T 为所处环境的热力学温度，单位为：K 。 （2）AD590的测温范围为-55℃～+150℃。

（3）AD590的电源电压范围为4V ～30V 。电源电压可在4V ～6V 范围变化，电流Ir 变化为1μA ，相当

于温度变化为1K 。AD590可承受44V 正向电压和20V 反向电压，因而器件反接也不会被损坏。 （4）输出电阻为710M Ω。

（5）精度高。共分I 、J 、K 、L 、M 五档，M 档精度最高，在-55℃～+150℃范围内，非线性误差仅为AD590串接一个10千欧电阻

电压跟随器

用5V 电源通过电位计分压得到2.73V 电压

电压跟随器

加减运算电路将2.73~3.23V 电压转换成0~5V 输出

555电路构成2~3V 滞回电压比较器

分压电路

实现高低电平的输出

灯

输出端1

0~5V 输出

产生2.73~

3.23V 电压