温度控制与监测系统

温度监测与控制系统

摘要：本设计中，以高精度温度传感器LM35为中心元件，将温度的变化信号转化为电压信号，通过UA741放大电压后，通过AD0808转化为数字信号。人为设置方面，采用两片74HC161串行构成100进制的计数器，设定的温度可以通过数码管显示出来。之后将设定的温度与AD0808采集后的温度信号进行比较，比较的结果影响温控部分的运行。若采集的温度信号小于设定值，则功率灯丝工作给予加热；若采集的温度信号大于设定值，则风扇工作给予降温。此外，超温报警模块主要是由555定时器构成的多谐振荡器。

关键词：温度传感器，温度控制，超温报警，555定时器

Abstract：In this design, with high precision temperature sensor LM35as the center element,the temperature signal into voltage signal, amplifies the voltage by UA741, through the AD0808is converted into a digital signal. The artificially, using two pieces of 74HC161serial constitutes 100of the counter, the set temperature through the digital tube display. After the set temperature and AD0808acquisition after the temperature signal is compared, compare the results of the operation effect of the temperature control part. If the acquisition of the temperature signal is less than a set value, then the power for heating filament; if the collected temperature signal is greater than the set value, the fan for cooling. In addition, over-temperature alarm module is mainly composed of555multivibrator.

Key words：Temperature sensor, temperature control, Temperature alarm, 555 Timer

目录

1.前言 (1)

2.总体方案设计 (2)

2.1方案比较 (2)

2.2方案论证 (3)

2.3方案选择 (4)

3.单元模块设计 (4)

3.1各单元模块功能介绍及电路设计 (5)

3.1.1温度传感模块 (5)

3.1.2 AD采集模块 (6)

3.1.3 温度设定及显示模块 (6)

3.1.4 数值比较模块 (7)

3.1.5 555定时器多谐振荡器 (8)

3.1.6 超温报警模块 (9)

3.1.7 温度控制模块 (9)

3.1.8 电源模块 (10)

3.2 电路参数的计算及元器件的选择 (11)

3.2.1 NE555时基电路参数 (11)

3.2.2 温度控制模块参数 (12)

3.3 特殊（重要）器件的介绍 (12)

3.3.1 LM35温度传感器介绍 (12)

3.3.2 UA741运放介绍 (17)

3.3.3 NE555时钟芯片 (18)

4 相关设计软件 (19)

5.系统仿真 (19)

5.1 Proteus简介 (19)

5.2 仿真电路总图 (21)

5.3 功能仿真 (21)

6.设计总结、体会及改进 (23)

参考文献 (24)

附录1 仿真总图 (25)

附录2 原理图 (26)

1.前言

温度是生活及生产中最基本的物理量，它表征的是物体的冷热程度。自然界中任何物理、化学过程都紧密地与温度相联系。在很多生产过程中，温度的测量和控制都直接和安全生产、提高生产效率、保证产品质量、节约能源等重大技术经济指标相联系。自18世纪工业革命以来，工业过程离不开温度控制。温度控制广泛应用于社会生活的各个领域，如家电、汽车、材料、电力电子等。温度控制的精度以及不同控制对象的控制方法选择都起着至关重要的作用，温度是锅炉生产质量的重要指标之一，也是保证锅炉设备安全的重要参数。同时，温度是影响锅炉传热过程和设备效率的主要因素。基于此，运用反馈控制理论对锅炉进行温度控制，满足了工业生产的需求，提高了生产力。

对温度的测量与控制在现代工业中也是运用的越来越广泛。而传感器主要用于测量和控制系统，它的性能好坏直接影响系统的性能。因此，不仅必须掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标，还必须懂得传感器经过适当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求，而且只有通过对传感器应用实例的原理和智能传感器实例的分析了解，才能将传感器和信息通信与信息处理结合起来，适应传感器的生产、研制、开发和应用。另一方面，传感器的被测信号来自于各个应用领域，每个领域都为了改革生产力、提高工效和时效，各自都在开发研制适合应用的传感器，于是种类繁多的新型传感器及传感器系统不断涌现。

温度传感器是其中重要的一类传器。其发展速度之快，以及其应用之广。并且还有很大潜力为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。

温度控制技术按照控制目标的不同可分为两类：动态温度跟踪与恒值温度控制。动态温度跟踪实现的控制目标是使被控对象的温度值按预先设定好的曲线进行变化。在工业生产中很多场合需要实现这一控制目标，如在发酵过程控制，化工生产中的化学反应温度控制，冶金工厂中燃烧炉中的温度控制等。恒值温度控制的目的是使被控对象的温度恒定在某一数值上，且要求其波动幅度（即稳态误差）不能超过某一给定值。此次设计主要采用的是后者。