温度测量与控制-课程设计
东莞理工学院 模电课程设计 温度监测及控制电路
温度监测及控制电路一、实验目的1、 学习由双臂电桥和差动输入集成运放组成的桥式放大电路。
2、掌握滞回比较器的性能和调试方法。
3、 学会系统测量和调试。
二、实验原理1、 实验电路如图21-1所示, 它是由负温度系数电阻特性的热敏电阻(NTC 元件)R t 为一臂组成测温电桥, 其输出经测量放大器放大后由滞回比较器输出“加热”与“停止”信号,经三极管放大后控制加热器“加热”与“停止”。
改变滞回比较器的比较电压U R 即改变控温的范围,而控温的精度则由滞回比较器的滞回宽度确定。
图21-1 温度监测及控制实验电路(1)、测温电桥由R 1、R 2、R 3、R W1及R t 组成测温电桥,其中R t 是温度传感器。
其呈现出的阻值与温度成线性变化关系且具有负温度系数,而温度系数又与流过它的工作电流有关。
为了稳定R t 的工作电流,达到稳定其温度系数的目的,设置了稳压管D 2。
R W1可决定测温电桥的平衡。
(2)、差动放大电路由A 1及外围电路组成的差动放大电路,将测温电桥输出电压△U 按比例放大。
其输出电压 B 6564W274A 4W2701)U R R R )(R R R R ()U R R R (U +++++-= 当R 4=R 5,(R 7+R W2)=R 6时)U (U R R R U A B 4W2701-+=R W3用于差动放大器调零。
可见差动放大电路的输出电压U 01仅取决于二个输入电压之差和外部电阻的比值。
(3)、滞回比较器差动放大器的输出电压U 01输入由A 2组成的滞回比较器。
滞回比较器的单元电路如图21-2所示,设比较器输出高电平为U 0H ,输出低电平为U OL ,参考电压U R 加在反相输入端。
当输出为高电平U 0H 时,运放同相输入端电位 0H F22i F 2F H U R R R u R R R u +++=+当u i 减小到使u +H =U R ,即 OH F2R F F 2TL i U R RU R R R u u -+== 此后,u i 稍有减小,输出就从高电平跳变为低电平。
温度测量控制系统课程设计(张仁红)
任务书一.课程设计内容设计题目:温度测量控制系统设计内容:1.设计一个独立的两路温度测量控制系统。
2.温度控制在38℃--40℃之间,测温精度±0。
1℃。
3.要求显示测量的温度信号。
二.课程设计应完成的工作1.设计文本不少于5000字;2.图纸:A3电路原理图一张。
3.文本格式:(1)封面;(2)任务书;(3)摘要;(4)目录;(5)引言(绪论或前言);(6)设计正文(选题背景、方案论证、设计过程,结果分析与仿真、总结);(7)参考文献。
三.课程设计进程安排序号课程设计各阶段名称日期、周次1 查找资料,进行方案论证 3.15~3.17第3周2 输入电路的设计 3.18~3.19第3周3 控制单元和显示电路的设计 3.22~3.24第4周4 设计说明书的撰写 3.25~3.26第4周四、设计资料及参考文献[1]孙梅生电子技术基础课程设计[M].高等教育出版社.1990年[2]江晓安模拟电子技术[M].西安:电子科技大学出版社.2007年[3]江晓安数字电子技术[M].西安:电子科技大学出版社.2008年[4]王毓银数字电路逻辑设计[M].北京:高等教育出版社1999年[5]李建忠单片机原理及应用[M].西安电子科技大学出版社 2005摘要本文采用了AD590作为温度传感器把热信号转变成电信号,电信号再经过放大,经过模数转换再输入到CPU。
控制器采用PID控制算法,温度控制的原理是通过调整晶闸管的导通时间来调节加热主回路的有效电压,从而达到温度控制的目的。
系统由AT89C51单片微机、温度传感器、A/D转换器、键盘及显示电路、晶闸管触发电路等组成的控制器和被控对象电阻炉构成一个闭环控制系统。
系统控制程序采用模块化设计结构,主要包括主程序、中断服务子程序、控制算法子程序等。
系统采用过零触发等技术,省去了传统的D/A转换元件,简化了电路,并且提高了系统的可靠性。
关键字:AT80C51、AD590、A/D0809、光耦合器件任务书 (1)摘要 (2)目录 (3)引言 (4)一方案论证与比较 (5)1.0 采用DSP控制的温度控制系统 (5)1.1采用单片控制的温度控制系统 (5)1.2 方案比较 (6)1.3 方案总结 (7)二硬件电路 (8)2.0 温度传感器 (8)2.1 模数转换器ADC0809 (9)2.2 单片机控制核心部分 (10)2.3 输出显示 (11)2.4 加热电路 (12)2.5 降温电路 (13)三软件编程 (14)致谢 (18)参考文献 (19)附录 (20)电子技术的飞速发展,给人类的生活带来了根本的变革,特别是随着大规模集成电路的产生而出现了微型计算机,根式将人类社会带入了一个新的时代。
数字温度测控仪课程设计
数字温度测控仪课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解数字温度测控仪的基本原理,掌握温度传感器的工作方式和特点;2. 学会解读数字温度测控仪的电路图,了解各部分功能及相互关系;3. 掌握数字温度测控仪的编程方法,实现对温度的实时监测与控制。
技能目标:1. 能够正确操作数字温度测控仪,进行温度的采集、处理和显示;2. 学会使用相关软件对温度数据进行实时监控和分析;3. 培养动手实践能力,能够独立完成数字温度测控仪的组装与调试。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对物理学科的热爱,激发探究科学技术的兴趣;2. 增强学生的团队合作意识,培养协同解决问题的能力;3. 培养学生严谨的科学态度,认识到科技发展对现实生活的影响。
课程性质:本课程为实践性较强的学科课程,结合理论知识与实际操作,培养学生动手能力和创新能力。
学生特点:初三学生已具备一定的物理知识和实验技能,对新鲜事物充满好奇,具备一定的自主学习能力。
教学要求:注重理论与实践相结合,充分调动学生的积极性,引导他们主动探究,提高解决问题的能力。
在教学过程中,将课程目标分解为具体的学习成果,便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 理论知识:- 温度传感器原理与分类;- 数字温度测控仪的电路组成与功能;- 编程基础及温度控制算法。
2. 实践操作:- 数字温度测控仪的组装与调试;- 温度数据的采集、处理与显示;- 编程实现对温度的实时监控与控制。
3. 教学大纲:- 第一阶段:理论知识学习(2课时)- 温度传感器原理与分类;- 数字温度测控仪电路组成与功能。
- 第二阶段:实践操作(4课时)- 数字温度测控仪的组装与调试;- 温度数据采集、处理与显示。
- 第三阶段:综合应用(2课时)- 编程实现对温度的实时监控与控制;- 分析温度控制算法在实际应用中的优化。
4. 教材章节及内容:- 教材第四章:传感器及其应用- 4.2节:温度传感器- 教材第五章:数字温度测控仪- 5.1节:数字温度测控仪的组成与工作原理- 5.2节:数字温度测控仪的编程与应用教学内容根据课程目标进行科学、系统地组织,确保学生在学习过程中掌握必要的理论知识,同时培养实践操作能力。
测控电路课程设计:温度测量控制系统 (1)
温度测量控制系统学生姓名:董锦锦学号:20105042051学院:物理电子工程学院专业:电子信息工程指导教师:马建忠职称:教授摘要:温度的测量是生产生活中时常需要的工作,进入21世纪后,温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。
关键词:温度传感器;高精度;总线标准化;高可靠性;测温系统Temperature measurement and control systems Abstract:Temperature measurement is the production of life often need to work, in the 21st century, the temperature sensor is headed in high precision, multi-function, bus, standardization, high reliability and safety, development virtual sensor and network sensor, research monolithic temperature measuring system and other high-tech direction develop rapidly.Key words:The temperature sensor; High precision; Standardization of the bus; High reliability; Temperature measurement system1 绪论1.1指导思想本课题以PT100热电阻为温度检测元件,设计了一个对单点温度实时检测的单片机温度检测系统。
1.2基本设计内容及要求使用PT100温度传感器(电阻值随温度变化),设计传感器放大电路,将传感器的电阻值转变为0~5V电压信号,将温度值显示出来。
温度检测与控制试验系统设计
温度检测与控制实验系统设计任务书设计参数:被测温度1200C,最大误差不超过±1℃,设计要求:(1).被控对象为小型加热炉,供电电压220VAC,功率2KW,用可控硅控制加热炉温度;(2).通过查阅相关设备手册或上网查询,选择温度传感器、调节器、加热炉控制器等设备(包括设备名称、型号、性能指标等);(3).设备选型要有一定的理论计算;(4).用所选设备构成实验系统,画出系统结构图;(5).列出所能开设的实验,并写出实验目的、步骤、要求等温度检测与控制实验系统设计一摘要本文介绍了一个简单的温度检测与控制系统的设计。
该系统的被控对象为小 型加热炉,供电电压为220VAC,功率2KW,被测温度1200度,误差不超过±1℃。
本设计通过热电偶测量加热炉内液体的温度,将热电偶的输出信号直接传输到调 节器,该调节器内部集成有变送器,并且可设定给定温度值,本实验为1200度。
调节器将偏差信号变为标准的4-20MA 或l —5v 电信号。
该信号输出到调功器, 可改变晶闸管导通时间,从而调节输出平均电压的大小,实现加热炉温度的控制。
经验证此控制器的性能指标达到要求。
二系统框图本系统中,检测单元热电偶,调节器为集成变送器的数字调节器,执行器为 可控硅调功器,被控对象为加热炉,被控参数为温度。
三设备选型1热电偶热电偶要求测温度1200度,误差不超过±1℃,所以决定了只能用钳钱等贵 金属材料热电偶。
钳馅热电偶乂称高温贵金属热电偶,钳铭有单伯铭(钳铭 10-伯铭)和双祐钱(钳钱30-伯铭6)之分,它们作为温度测量传感器,通 常与温度变送器、调节器及显示仪表等配套使用,组成过程控制系统,用以 直接测量或控制各种生产过程中0T800C 范围内的流体、蒸汽和气体介质 以及固体表面等温度。
钳籍热电偶的工作原理是伯铭热电偶是由两种不同成分的导体两 端接合成回路时,当两接合点温度不同时,就会在回路内产生热电流。
控制与应用实验(实验八 温度测量与控制)
四、实验步骤
1.预习,参考附录三,预习DS18B20的编 程结构,编程时注意DS18B20的时间要求 ,必须准确满足。根据实验原理附录中的 流程图进行编程。 2. 将编译后的程序下载到51单片机,观察 温度的测量结果。 3. 程序调试
五、实验原理
本实验使用的DS18B20是单总线数字温度计,测量 范围从—55℃到+125℃,增量值为0.5 ℃。 用于贮存测得的温度值的两个8位存贮器RAM 编号 为0号和1号。 1号存贮器存放温度值的符号,如果温度为负 (℃),则1号存贮器8位全为1,否则全为0。 0号存贮器用于存放温度值的补码LSB(最低位)的1表 示0.5℃ 。 将存贮器中的二进制数求补再转换成十进制数并除 以2,就得到被测温度值。
二、 Keil开发环境 STC-ISP程序下载工具
三、实验内容
掌握使用传感器测量与控制温度的原理与方法,使 用C51语言编写实现温度控制的功能,使用超声波/ 温度实验板测量温度,将温度测量的结果(单位为 摄氏度)显示到液晶屏上。 编程实现测量当前教室的温度,显示在LCM液晶显 示屏上。 通过S1设定一个高于当前室温的目标温度值。 编程实现温度的控制,将当前温度值控制到目标温 度值并稳定的显示。
五、实验原理
温度检测与控制系统由加热灯泡,温度二极 管,温度检测电路,控制电路和继电器组成。 温度二极管和加热灯泡封闭在一个塑料保温 盒内,温度二极管监测保温盒内的温度,用 温控实验板内部的A/D转换器ADC7109检测二 极管两端的电压,通过电压和温度的关系, 计算出盒内空气的实际温度。 相关背景知识参见DS18B20中文资料。
实验八 温度测量与控制
电子技术课程设计-温度监控
题目名称:温度测量与控制器的设计 班 学 姓 级: 号: 名: 自动化 0902 200904134064
指导教师: 日 期: 2011-6-17
温度测量与控制器的设计
一、设计任务和要求
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: ① 被测温度和控制温度均可数字显示。 ② 测量温度范围为 0 C ~ 100 C ,精度为 0.5 C 。 ③ 控制温度连续可调,精度为 1 C 。 ④ 温度超过额定值时,产生声、光报警信号。
6.反馈回路的继电器部分
图 10 恒温保持电路(以空调调节室内为例)连线图
例如控制温度为 30 度。当室温高于在 30 度时,P1.7 产生一个低电平,指示灯和继 电器开始工作,外部空调电路开始接通。空调促使室温降低,当温度低于 30 度时,空 调停止工作,使温度维持在 30 度。于是 P1.7 端口起到一个负反馈调节作用。
void delay(unsigned int i); //else IO sbit sbit sbit sbit sbit sbit LS138A=P2^2; LS138B=P2^3; LS138C=P2^4; ModeKey=P2^5; TempDown=P2^6; TempUp=P2^7; //管脚定义
为了使控制温度连续可调,需要使用两个触点开关在显示控制温度或警告温度时分 别对预设温度进行减小和增大。这三个开关便构成系统的外部控制部分。可以对单片机 发部分相关的命令,以便对系统进行调整和控制。
蜂鸣器和 Led 灯可以直接串联电阻外接 5V 电压,当单片机输出低电时这些外部器 件开始工作,实现其特定功能。
数字电子技术课程温度测量与控制设计
《电子技术》课程设计报告题目温度测量与控制电路学院(部)############专业########班级########学生姓名######学号##12 月19 日至12 月30 日共2 周指导教师(签字)前言“电子技术课程设计”是电子技术课程的实践性环节,进行自主选题和设计。
本设计课题为温度测量与控制电路,测温范围20~165。
C,控制温度连续可调,被测温度和控制温度均可数字显示,温度超过设定值时能产生声光报警。
该课题结合了模电和数电的理论知识,初看感觉很难没有思路,但通过各方面查阅资料和理论结合实际,定出了一套自己的设计方案。
本设计包含三个部分:温度测量电路,显示电路,温度控制和声光报警电路,正文中详细介绍了各个模块的原理和工作过程。
另外,为完成本次设计,参阅了大量资料文献。
其中,搜集和查阅资料时一个漫长但最重要的过程,获取个模块电路原理,然后经过讨论比较,结合课题要求,确定出一套最适合的方案。
小组人员花费几天时间,通过图书馆和上网查阅资料,分别查阅到各个模块电路,比如,温度测量电路部分,仅温度传感器电路就分为热电偶温度传感器,热电阻温度传感器和集成温度传感器等,因此就需要通过分析比较得出最适合的电路。
此外,温度数字显示和控制报警电路部分,需要很多集成芯片,这就需要查芯片的功能表,正确连接个芯片使其达到设计需要的目的。
经过上述过程后,基本定出电路图,在MULTISIM10软件里进行部分电路仿真,来验证电路的正确性。
在进行电路仿真过程中碰到了很多问题,往往一开始电路仿真不出结果,这就需要找出问题所在,一般是先看电路原理图是否正确,是否画正确了,如果不是这块问题的话,就需要改变元件参数试一试。
在这个过程中,还会碰到元件库里找不到自己要用的元件的情况,这个时侯可以找替代元件,通过这种方法来验证实验原理和电路的正确性。
过程中,充分发挥主观能动性,将平时所学的理论知识和实际相结合,往往理论可行的东西,实际并不一定能出结果,这就需要解决问题,通过问老师或者查阅资料和分析问题来进行解决。
测控电路课程设计:温度测量控制系统
测控电路课程设计说明书题目:温度测量控制系统学生姓名:解旭东学号: 200806040111院(系):电气与信息工程学院专业:测控技术与仪器指导教师:张根宝2010 年 1 月 6 日目录1.选题背景 (3)1.1指导思想 (3)1.2基本设计内容及要求 (3)1.3电路特点 (3)2.电路设计 (3)2.1总体设计思想 (3)2.1.1方案论证 (3)2.1.2原理框图 (3)2.1.3硬件设计思想 (4)2.2各主要部件及电路工作原理 (4)2.2.1单片机电路 (4)2.2.1.1时钟显示 (4)2.2.1.2复位电路 (5)2.2.1.3程序流程图 (6)2.2.1.4键盘流程图 (7)2.2.2温度信号的获取与放大 (7)2.2.2.1PT100温度传感器 (7)2.2.2.2信号放大电路 (9)2.2.2.3温度值计算过程 (9)2.2.3模数转换单元电路 (9)2.2.4按键电路 (11)2.2.5显示电路 (12)2.2.6电热杯控制电路 (14)3.数据的处理 (14)4.小结 (15)5.设计体会及今后的改进意见 (15)5.1体会 (15)5.2改进意见 (15)参考文献 (16)附录:元器件清单 (17)1选题背景温度的测量是生产生活中时常需要的工作,进入21世纪后,温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。
1.1指导思想本课题以PT100热电阻为温度检测元件,设计了一个对单点温度实时检测的单片机温度检测系统。
1.2基本设计内容及要求使用PT100温度传感器(电阻值随温度变化),设计传感器放大电路,将传感器的电阻值转变为0~5V 电压信号,将温度值显示出来。
再设计控制电路,控制一个300W 电热杯温度,使其能够稳定在设定的温度值。
1.3电路特点设计以测量显示部分电路为主,以单片机系统为核心,对单点的温度进行实时测量检测。
温度测量与控制电路课程设计
温度测量与控制电路课程设计⽬录题⽬ (1)摘要 (1)关键词 (1)设计要求 (1)第⼀章系统概述和总体⽅案论证与选择 (1)第⼆章单元电路设计 (3)2.1 温度传感模块 (3)2.2 数字显⽰与温度范围控制模块 (6)2.2.1 ⽅案的论证与选择 (6)2.2.2 AD转换与解码 (8)2.2.3 译码显⽰ (12)2.2.4 控制温度设定 (14)2.2.5 温度超限判断 (16)2.3 声光报警与温度控制执⾏模块 (18)2.3.1 声光报警 (18)\2.3.2 温度执⾏ (18)2.4 总体电路图 (18)2.5 ⽅案的优点与缺点以及改进 (19)第三章参考⽂献 (21)第四章元器件明细表 (23)第五章收获与体会 (24)【题⽬】温度测量与控制电路【摘要】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及其基本的温度传感器知识,从基本的单元电路出发,实现了温度测量与控制电路的设计。
总体设计中的主要思想:⼀、达到设计要求;⼆、尽量应⽤所学知识;三、设计⼒求系统简单可靠,有实际价值。
温度传感选⽤⾼精度摄⽒温度传感器LM35进⾏数据采集,通过UA741芯⽚构成同相⽐例器实现放⼤。
AD转换部分使⽤集成芯⽚AD5740;⼆进制到8421BCD 码的转换⽤EEPROM 281024实现;显⽰译码部分⽤4511和七段数码管实现;温度控制范围设定采⽤数字设定⽅式,⽤⼗进制加计数器74LS160和锁存器74LS175实现;温度的判断⽐较通过数值⽐较器74LS85的级联实现。
声光报警利⽤555定时器构成多谐振荡器组成。
温度控制执⾏部分采⽤继电器控制的加热制冷装置来实现。
此模块的存在,提⾼了该系统在⼯业上的实⽤性。
【关键词】温度测量、A/D转换、温度控制、声光报警、译码显⽰、555定时器【技术要求】1. 测量温度范围00C~1200C,精度±0.50C;2. 被测量温度与控制温度均可数字显⽰;3. 控制温度连续可调;精度±0.1;4. 温度超过设定值时,产⽣声光报警。
温度测量与控制电路
《电子技术》课程设计报告题目温度测量与控制电路学院(部)信息学院专业班级学生姓名学号12月28日至1月10日共2周指导教师(签字)前言随着社会的发展和科技的进步以及测温仪器在各个领域的应用,温度控制系统已应用到生活的各个方面,但是温度控制一直是一个热门领域,是与人们息息相关的问题。
温度是科学技术中一个基本物理量。
在工业生产等许多领域,温度常常是表征对象和过度状态的重要物理量。
各个工程应用领域对温度的要求越来越高。
在众多的生产过程中,对温度的控制效果直接影响到了产品的质量以及成本等问题。
因此及时、准确的得到温度信息并进行可靠、准确、快速的控制,同时兼顾到系统灵活性、方便性、以及便于数据的读取与安装是一个非常重要的环节。
本次课程设计给我们创造了良好的学习机会:一是查阅资料,培养了自己的自学能力,将自己所学的数字电子技术,模拟电子技术,以及传感器的相关知识综合运用,二是系统了解温度监测特别是工业上的温度控制的详细过程,为日后的学习和工作积累宝贵的经验。
在确定课设题目,经仔细分析问题后,我们发现实现温度的测量与控制方法很多,大致可以分为两大类型,一种是以单片机为主的软硬件结合方式,另一种是用简单芯片构成实现电路。
由于单片机知识的匮乏,我们决定用后者实现。
确定了总的电路结构,我们将设计分为三部分:温度传感器模块、数字显示与温度范围控制模块、声光报警与温度控制执行模块。
在具体分工方面,———负责温度传感模块、数字显示与温度控制模块中的控制温度设定部分;———负责数字显示与温度范围控制模块中的AD 转换与解码、温度设定锁存部分、温度超限判断部分; --- 负责数字显示与温度范围控制模块中的译码显示、声光报警与温度控制执行模块。
温度传感部分我们选用热电偶构成的温度传感器,AD 转换部分使用集成芯片ADC;二进制到 8421BCD码的转换用 74283N 形成六位二进制码转换后再用三个二进制码转换电路级联实现;显示译码部分用4511 和七段数码管实现;温度控制范围设定采用数字设定方式,用十进制加计数器74LS160 和锁存器 74LS175 实现;温度的判断比较通过数值比较器 74LS85 的级联实现;温度执行部分采用555 构成的多谐振荡电路实现。
(整理)温度测量与控制课程设计
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、 设计题目温度测量与控制器二、 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:① 被测温度和控制温度均可数字显示。
② 测量温度范围为C 0︒~C 120︒,精度为C 0.5±︒。
③ 控制温度连续可调,精度为C 1±︒。
④ 温度超过额定值时,产生声、光报警信号。
三、 题目分析和内容摘要题目分析: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:本次设计以数字电子技术的基础知识为主:用电压比较器来实现温度控制装置,采用555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入数码管译码显示温度,A/D 转换应用集成芯片完成。
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,来滤除干扰信号,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、整体构思和方案选择方案选择: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/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。
智能温度测控仪课程设计
智能温度测控仪课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解智能温度测控仪的基本原理,掌握温度传感器的工作方式和测量范围。
2. 学习智能温度测控仪的电路组成和功能,了解各组成部分的作用及相互关系。
3. 掌握编程方法,实现对温度数据的采集、处理和显示。
技能目标:1. 能够正确连接智能温度测控仪的电路,进行简单的故障排查和维修。
2. 能够运用所学编程知识,编写程序实现对温度的实时监控和控制。
3. 培养动手实践能力,通过实际操作,熟练使用智能温度测控仪。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对智能硬件的兴趣和热情,激发创新精神和探究欲望。
2. 增强学生的团队协作意识,培养合作解决问题的能力。
3. 培养学生关注环境保护,认识到智能温度测控仪在节能降耗方面的作用。
课程性质:本课程属于电子技术实践课程,注重理论联系实际,培养学生的动手能力和创新能力。
学生特点:学生具备一定的电子技术基础知识,对智能硬件有一定的好奇心,喜欢动手实践。
教学要求:教师应充分调动学生的积极性,注重启发式教学,引导学生主动探究,提高学生的实践能力。
同时,关注学生的情感态度价值观的培养,使学生在掌握知识技能的同时,形成正确的价值观。
通过分解课程目标为具体的学习成果,为后续的教学设计和评估提供明确依据。
二、教学内容1. 理论知识:- 温度传感器原理与分类,重点讲解热敏电阻、热电偶等常见温度传感器的原理和应用。
- 智能温度测控仪电路组成,包括传感器、信号处理电路、微控制器、显示模块等部分的功能和连接方式。
- 编程基础,介绍C语言或Python语言在温度测控中的应用,涉及数据类型、运算符、控制结构等。
2. 实践操作:- 智能温度测控仪电路搭建,指导学生根据电路图正确连接各部分组件。
- 程序编写与调试,引导学生学习编程软件的使用,编写温度采集程序,并进行调试和优化。
- 系统测试与优化,通过实际测试,观察温度测控效果,针对问题进行排查和优化。
3. 教学大纲安排:- 第一课时:导入新课,介绍智能温度测控仪的应用,明确学习目标。
温度测量与控制系统课程设计报告
目录课程设计题目及要求: (2)一、任务可行性分析 (2)二、温度测量流程图及程序 (2)[1]主程序流程图 (2)[2] C语言程序的关键程序段及说明 (3)三、温度控制流程图及程序 (5)[1]主程序流程图 (5)[2] C语言程序的关键程序段及说明 (6)四、总结(对自己工作的评价、改进与提高的设想等) (9)课程设计报告课程设计题目及要求:温度测量与控制系统对于给定的硬件系统编写相应的软件,实现基本的温度测量与显示功能,测量精度为0.1度。
然后在此基础上利用电阻加温进行温度控制。
利用键盘操作实现温度的设定,使受控元件的温度可以保持在设定温度附近(30-99度)。
发挥部分(1):用不同的方法进行温度控制,并比较优缺点。
(2):在外界干扰下(小风扇吹风)能够尽快达到新的稳定点。
设计报告要求:(1)任务可行性分析(所需要的功能如何实现)。
(2)程序结构流程框图。
(3) C语言程序的关键程序段及说明。
(4)总结(对自己工作的评价、改进与提高的设想等)。
(5)源程序电子文档。
一、任务可行性分析本设计利用温度传感器DS18B20将读取温度并将数据传递给中央处理模块SST89E516RD2,然后通过数码管将读取的温度显示出来,显示温度为四位,前两位为整数,后两位为小数。
在此基础上利用热电阻加温进行温度控制,先用短路块接通J5(如下图)的两个引脚,给电路板上电之后,电阻R6、R7便开始加热,温度传感器DS18B20就置于两个加热电阻之间,实时读取热电阻的温度,并写入SST89E516RD2中,利用单片机提供的四个按键实现对控制参数的设定,起初显示设定温度,可以通过按键增减来修改设定温度,确认后,数码管显示测量所得温度。
然后通过软件控制的方式控制电阻的加热与否,即若温度低于设定温度,则电阻加热,反之不加热。
二、温度测量流程图及程序[1]主程序流程图[2] C语言程序的关键程序段及说明(1)DS18B20的初始化:初始化是DS18B20的底层基本操作之一。
温度检测及控制电路课程设计
模拟电路课程设计指导老师:学生姓名:专业班级:学号:一、设计课题:温度监测及控制电路的设计二、主要内容1、设计由双臂电桥和差动输入集成运放组成的桥式放大电路。
2、掌握滞回比较器的性能和调试方法。
3、学会系统仿真、测量和调试。
三、设计要求1、撰写设计说明书一份(3000字左右)2、仿真四、课程设计说明书的主要内容及撰写顺序1、课题名称2、设计任务书3、中英文摘要和关键词4、目录5、绪论6、正文(分章、节、小节三级标题撰写)1)方案选择与论证;2)方案的原理框图,总体电路图及原理说明;3)单元电路设计与原理说明,元器件选择和电路参数计算说明;4)电路仿真。
对仿真中出现的问题进行分析,并说明解决的措施;测试、记录、整理与结果分析。
7、收获体会、存在问题和进一步的改进意见等。
8、参考文献9、谢词10、附录A:总电路图和PCB图附录B:元器件清单附录C:集成模块的管脚排列与管脚功能五、参考文献摘要随着数字化时代的到来,用传统的水银或酒精温度计来测量温度,不仅测量时间长、读数不方便、而且功能单一,已经不能满足人们的要求。
于是提出,测温电路利用铂热电阻桥式温度传感器监测外界温度的变化,通过三运放差分放大电路将温度传感器的阻值变化转换的电压信号的变化放大,然后利用A/D转换实现模拟信号到数字信号的转换,,根据模拟电路部分电路原理计算得出最后输出电压与温度值的关系, 并通过数码管显示当前值,使其与温度数值上相等,从而实现温度的测量;并利用单限比较器来实现对温度的控制,通过设定温度上下限可使整个系统工作于一个限定的温度范围内;再者还加载了报警装置,当被测温度超出设定温度范围时,声光报警装置工作,使它的功能更加完善,使用方便起来。
本设计是采用了温度的测量、温度的显示、温度的控制和报警装置三部分来具体实现上述目的的。
关键字:热电阻,三运放差分电路,,A/D转换器,LED显示电路AbstractWith the advent of the digital age, with the mercury or alcohol thermometer to measure temperature, not only to measure a long time, reading is not convenient, and a single function, can not meet people demands. Therefore proposed that the temperature measurement circuit uses platinum thermistor bridge temperature sensor to monitor the outside temperature changes, and three op amp differential amplifier circuit resistance change of the temperature sensor to convert the voltage signal changes enlarge, then use the A / D converter for analog signal to digital signal conversion, the relationship of the final output voltage and temperature values, calculated according to the part of the circuit schematic of the analog circuit and digital display current value equal to the temperature value, enabling the measurement of the temperature; and use single limit to the temperature control by setting the temperature of the upper and lower limits to bring the whole system in a limited temperature range; Furthermore, the alarm device is loaded, when the measured temperature exceeds the set temperature range, sound and light alarm device, so that its function is more complete and easy to use up. The design is the measurement of temperature, temperature display, temperature control and alarm device three parts to concrete realization of these purposes.目录一、前言-二、绪论三、温度测量与控制设计设计思想及方案论证3.1设计思想3.2设计原理框图3.3设计方案论证3.4 模块划分四、单元电路设计与原理说明、电路参数和仿真结果说明4.1单元电路设计4.2 温度测量的实现过程及参数计算4.3 调试重点和仿真结果五、温度控制及报警电路。
模电课程设计——温度测量控制系统的设计与制作
xxxxxx学院课程设计报告( 2011 -- 2012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:20xx年xx月xx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 (3)五、单元电路设计(原理、芯片、参数计算等) (4)六、总体电路 (8)七、仿真结果 (8)八、实测结果分析 (9)九、设计总结 (10)附录I:元器件清单 (11)附录II:总体电路图 (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。
智能仪器课程设计---温度测量与控制电路 2
智能仪器课程设计温度测试与控制电路摘要: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。
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)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。
控制测量课程设计
控制测量课程设计项目背景控制测量是一门涉及多个领域的综合性学科,它在工业自动化、物联网、机器人等领域有着广泛的应用。
在教育界,控制测量作为一门基础课程,对于培养学生的工程思维能力、创新能力和实践能力等方面都有着重要的作用。
本次课程设计旨在通过实践操作,帮助学生更深入地理解控制测量的基本原理,并培养学生的实际操作能力,为他们的未来学习和研究打下坚实的基础。
选题背景本次课程设计选取以下主题:•温度测量与控制技术•光电传感器与控制技术•运动控制技术以上三个主题是当前工业自动化领域应用最为广泛的技术,也是学生最为感兴趣的领域之一。
通过学习这些主题,学生可以了解到当今产业界的最新技术与应用方向,开阔自己的视野,为以后的学习和工作打下坚实的基础。
课程设计流程1. 实验前准备在进入实验室之前,学生需要做好以下准备工作:•阅读《控制测量技术实验操作指南》,了解实验的目的、基本原理和设备使用方法。
•准备物品:实验器材、电脑等。
•组队:每组2-3人。
2. 实验流程温度测量与控制技术实验目的了解温度测量与控制技术,掌握温度传感器的使用方法,设计并实现一个温度控制系统。
实验步骤1.使用温度传感器检测室内温度值。
2.通过电脑程序将传感器采集到的温度值显示在屏幕上。
3.计算温度变化速率并进行控制,根据设定的温度范围自动控制电风扇的开关。
实验设备•Arduino控制器•温度传感器•电风扇•继电器模块光电传感器与控制技术实验目的了解光电传感器的测量原理与应用,掌握光电传感器的使用方法。
实验步骤1.使用光电传感器检测黑白线条,并将检测结果输出到屏幕上。
2.利用代码控制舵机的转动,使其能够实现沿着黑白线条运动的功能。
实验设备•Arduino控制器•光电传感器•舵机运动控制技术实验目的了解运动控制技术的基本原理,掌握电机的驱动方式。
实验步骤1.先用程序设置电机的基本参数。
2.通过编写代码,使电机按照一定规律转动。
3.通过调整程序设置电机转动速度、转动方向等参数,探究影响电机运转的因素。
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8)用户可以自行设定非易失性的报警上下限。
9)负压特性:电源极性接反时,芯片不会因发热而烧毁,但不能正常工作。
3.2DS18B20的外部结构
DS18B20可采用3脚TO-92小体积封装和8脚SOIC封装。其外形及引脚和实物图如图35所示。
赣南师院物理与电子信息学院
感测技术课程设计报告书
题目:温度测量与控制
姓名:
班级:
指导老师:
时间:
一、系统功能
本温度控制器可以实现以下的功能:
(1)采集温度,并通过LED数码管显示当前温度。LED数码管显示温度格式为四位,精确度可达±0.1℃。例如:25℃显示为025.0。
(2)通过按键可自由设定温度的上下限,并能在LED数码管显示设定的温度上下限值。
uchar code smg_du[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xbf}; //共阳
uchar code smg_we[]={0x08,0x04,0x02,0x01};
uchar uflag,max=35,min=20,k;
图5外部供电方式单点测温电路
外部电源供电方式是DS18B20最佳的工作方式,工作稳定可靠,抗干扰能力强,而且电路也比较简单,可以开发出稳定可靠的多点温度监控系统。本设计使用外部电源供电方式,毕竟比寄生电源方式只多接一根VCC引线,而且在外接电源方式下,可以充分发挥DS18B20宽电源电压范围的优点,即使电源电压VCC降到3V时,依然能够保证温度量精度。
读时序分为读“0”时序和读“1”时序两个过程。对于DS18B20的读时序是从主机把单总线拉低之后,在15us之内就得释放单总线,以让DS18B20把数据传输到单总线上。DS18B20完成一个读时序过程至少需要60us。
对于DS18B20的写时序仍然分为写“0”时序和写“1”时序两个过程。DS18B20写“0”时序和写“1”时序的要求不同,当要写“0”时,单总线要被拉低至少60us,以保证DS18B20能够在15usda到45us之间正确地采样I/O总线上的“0”电平;当要写“1”时,单总线被拉低之后,在15us之内就得释放单总线。
图6晶振电路图7复位电路
4.2按键控制电路
基于单片机的温度控制系统应具备以下功能:一,可以切换显示实时温度和温度上下限的值。二,可以调节温度的上下限。本设计通过按键输入电路来实现这些功能。如图8所示。
4.3温度采集电路
温度采集电路主要是用DS1820温度传感器来设计的。之前已对这个传感器做了详细的介绍。见图9所示。
读
暂存器
0BEH
读内部RAM中9字节的内容
写
暂存器
4EH
发出向内部RAM的3、4字节写上、下限温度数据命令,紧跟该命令之后,是传送两字节的数据。
复制
暂存器
48H
将RAM中第3、4字节的内容复制到EEPROM中。
重调EEPROM
0B8H
将EEPROM中内容恢复到RAM中的第3、4字节。
读供电
方式
0B4H
图12数码显示电路
<2>系统仿真电路
如图所示,这显示的分别是测量的上、下限,用户可以根据不同的用途通过两个按键来改变它的上下限值(本系统设定高低温度分别是35℃和20℃)。
图19-1超温报警、降温电路图
图19-2低温报警、加热电路图
图19系统仿真图
<3>C语言程序清单
#include<reg52.h>
4.5报警电路
按照设计要求,当温度低于下限或者高于上限的时候,应具有报警功能,我们采用LED灯来显示。当红灯亮起来的时候,表示超出了这个温度范围;当黄灯亮起且蜂鸣器响起时,表示温度低于设定值。如图10、11所示。
图10超温报警电路图11低温报警电路
4.6LED数码管显示驱动电路
LED显示电路由断驱动电路和位电路组成。由于单片机并行口不能显示驱动LED显示器,必须采用专门的驱动芯片,使之产生足够大的电流,显示器才能正常工作,我们用芯片74LS244来驱动。此电路采用的还是动态显示,需要由段和位选信号共同配合完成的,因此,要同时考虑断和位的驱动能力,所以本系统采用并行驱动动态显示。具体电路如图12所示。
读DS1820的供电模式。寄生供电时DS1820发送“0”,外接电源供电DS1820发送“1”。
时序可分为初始化时序、读时序和写时序。复位要求主CPU将数据线下拉500us,然后释放,DS18B20收到信号后等待16~60us左右,后发出60~240us的存在低脉冲,主CPU收到此信号表示复位成功。
(3)通过控制三极管的导通与否来控制继电器的关断,继而控制外部加热(电烙铁升温)和制冷(小型电风扇降温)装置,使环境温度保持设定温度范围内。
(4)具有温度报警装置。当温度高于上限值,红灯亮起;或者低于下限值,黄灯亮起,并发出报警声。
二、系统原理框图
2.1系统总体方案
该温度控制器的系统总体方框图如图1所示。该系统主要包含DS18B20温度采集电路、输入控制电路、晶振复位电路、数码管显示电路、继电器控制电路,等外围电路组成。
write_ds18b20(0x44);
delay(300);
init_ds18b20();//每操作一次都要初始化并且至少有一条ROM指令
write_ds18b20(0xcc);
write_ds18b20(0xbe);//读数据允许
a=read_ds18b20();//低8位
a0=read_ds18b20();//高8位
图8按键控制电路图9温度采集电路
4.4继电器控制电路
继电器是是一种电子控制器件,它具有控制系统和被控制系统,通常用于自动控制电路中,它实际上是用较小的电流去控制较大的电流的一种自动开关。故在电路中起着自动调节,安全保护,转换电路等作用。本设计通过控制三极管(9013)的通断来控制继电器的开通,继而来控制加热和降温装置。如图10所示。
void init_ds18b20()
{
uchar presence;
DQ=0;
delay(60);
DQ=1;
delay(5);
presence=DQ;
delay(20);
}
/***写入一个字节***/
void write_ds18b20(uchar value)
{
uchar i;
for(i=0;i<8;i++)
{
DQ=0;
DQ=value&0x01;
delay(5);
DQ=1;
value>>=1;
}
delay(4);
}
/***读出一字节函数***/
uchar read_ds18b20()
{
uchar j,val;
for(j=0;j<8;j++)
{
DQ=0;
val>>=1;//读数先读出最低位,因此只能右移
图4DS18B20测温原理框图
根据DS18B20的通讯协议,主机(单片机)控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤:每一次读写之前都要对DS18B20进行复位,复位成功后发送一条ROM指令,最后发送RAM指令,这样才能对DS18B20进行预定的操作。DS18B20的ROM指令和RAM指令如表1和表2所示。
图3DS18B20的外形及引脚图和实物图
3.3DS18B20的温度转换过程
DS18B20工作原理:DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同,只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同,且温度转换时的延时时间由2s减为750ms。DS18B20测温原理如图4所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小,用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变,所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数,当计数器1的预置值减到0时,温度寄存器的值将加1,计数器1的预置将重新被装入,计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数,如此循环直到计数器2计数到0时,停止温度寄存器值的累加,此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图4中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性,其输出用于修正计数器1的预置值。
3)独特的单线接口方式:DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通信。
4)测温范围:-55℃~+125℃,在-10~+85℃时精度为±0.5℃。
5)DS18B20支持多点组网功能,多个DS18B20可以并联在唯一的三线上,实现组网多点测温。
6)可编程的分辨率为9~12位,对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃,可实现高精度测温。
DQ=1;
if(DQ)
val|=0x80;
delay(4);
}
return val;
}
/***读温度函数***/
uintread_temperature()
{
uchar a,a0,flag;
uint b;
uint temp;
init_ds18b20();//开始转化数据
write_ds18b20(0xcc);
3.4DS18B20与单片机的接口
图5为单片外部电源供电方式图。在外部电源供电方式下,DS18B20的工作电源由VDD引脚接入,此时I/O线不需要强上拉,不存在电源电流不足的问题,可以保证转换精度,同时在总线上理论可以挂接任意多个DS18B20传感器,组成多点测温系统。注意:在外部供电的方式下,DS18B20的GND引脚不能悬空,否则不能转换温度,读取的温度总是85℃。