测控电路课程设计：温度测量控制系统 (1)
温度控制系统课程设计
前言温度是一种最基本的环境参数,日常生活和工农业生产中经常要检测温度。
传统的方式是采用热电偶或热电阻，但是由于模拟温度传感器输出为模拟信号，必须经过AD 转换环节获得数字信号后才能与单片机等微处理器接口，使得硬件电路结构复杂,制作成本较高。
近年来，美国DALLAS公司生产的DSI18B20为代表的新型单总线数字式温度传感器以其突出优点广泛使用于仓储管理、工农业生产制造、气象观测、科学研究以及日常生活中。
随着科学技术的不断进步与发展，温度传感器的种类日益繁多，数字温度传感器更因适用于各种微处理器接口组成的自动温度控制系统具有可以克服模拟传感器与微处理器接口时需要信号调理电路和A/D转换器的弊端等优点，被广泛应用于工业控制、电子测温计、医疗仪器等各种温度控制系统中。
其中，比较有代表性的数字温度传感器有DS1820、MAX6575、DS1722、MAX6635等。
智能温度传感器(亦称数字温度传感器）是在20世纪90年代中期问世的。
它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术（ATE_）的结晶。
目前，国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。
智能温度传感器内部包含温度传感器、A/D传感器、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路。
有的产品还带多路选择器、中央控制器（CPU）、随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
智能温度传感器能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器（MCU）,并且可通过软件来实现测试功能，即智能化取决于软件的开发水平。
为了准确获取现场的温度和方便现场控制，本系统采用了软硬件结合的方式进行设计，利用LED数码管显示温度，利用DS18B20检测当前的温度值，通过和设定的参数进行比较，若实测温度高于设定温度，则通过555定时器产生频率可变的报警信号，若实测温度低于设定温度，则加热电路自动启动，到达设定温度后停止。
在软件部分，主要是设计系统的控制流程和实现过程，以及各个芯片的底层驱动设计已达到所要求的功能。
测控电路课程设计温度测控电路
燕山大学测控电路课程设计说明书题目温度测控电路学院（系）：电气工程学院年级专业： XX医疗仪器X班学号： XXXXXXXXXXXX学生姓名： XXX指导教师： XX教师职称： XX燕山大学课程设计（论文）任务书说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。
20xx年7月 2日燕山大学课程设计评审意见表目录第1章引言 (2)1.1温度测量系统的简介 (2)第2章温度测量仪的电路设计 (3)2.1 温度测量仪总体框图 (3)2.2 AD590集成温度传感器 (4)2.3 K—℃变换器 (6)2.4 放大器 (7)2.5 比较器 (8)2.6 报警电路设计 (9)2.7 电路原理图 (10)第3章仿真与制作 (11)3.1 电路的仿真 (11)3.2 仿真结果和其分析 (12)第4章课程设计总结 (13)附录元件清单 (14)参考文献 (15)第1章引言1.1温度测量系统的简介生活中有很多需要温度测量的地方比如热水器、电冰箱等温度测量系统就是必不可少的。
它包括了温度传感器、放大器、比较器、电阻、模拟电路实验箱、发光二极管、蜂鸣器等等。
其中温度传感器是一个热敏电阻，它通过感知温度的变化来改变电路中电流的大小，并影响电路中二极管和蜂鸣器中所通过的电流，使其产生变化。
而后通过multisim 软件仿真的实现来使二极管发光以和使蜂鸣器报警，从而来实现温度预警。
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、高可靠性和安全性、开发虚拟传感器和网络传感器测温系统等高科技的方向迅速发展。
Multisim是加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technoligics 简称IIT公司)推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。
它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
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。
温度控制系统课程设计
目录目录 01 问题描述 02 需求分析 (1)3 概要设计 (5)模块划分 (5)完整硬件电路图 (5)主要模块流程图 (5)4 详细设计 (8)5 测试分析 (12)6 结束语 (14)参考文献 (15)致谢 (16)附录Ⅰ源程序代码 (17)附录Ⅱ系统整体电路图 (21)1 问题描述设计一个温度自动控制系统，采用温度传感器接收外界环境的温度信号，将信号产生的电流转变通过模数转换电路将温度信号转换为数字信号，再将数字信号传到单片机中进行分析处置并将其输出到四位七段译码显示器显示。
可手动调节温度传感器的温度值，用于模拟加热器的温度转变，当温度低于100°C时，喇叭就会报警，发出“嘀”的声音，同时蓝色LED亮，启动继电器使加热器工作，继续调高温度，当温度大于110°C时喇叭又会发出“嘀”的报警声，同时红色LED亮，关闭继电器使加热器停止加热。
正常温度下绿色LED亮，继电器断开，喇叭不叫。
程序源代码采用汇编语言编写。
2需求分析设计一个温度报警器，先要有一个温度传感器，用来传送温度信息，由于传感器的信号是模拟信号，则需要一个运算放大电路，把信号按比例放大，通过单片机内的模数转换程序将信号转换成数字信号，单片机采用AT89C51，、、作为数字信号输入端口，在外界温度信号传进单片机后需要将信号有输出到显示器上显示，以直观的看到外界温度的具体数值，我采用共阴极的四位七段译码显示器，至端口作为显示信号输出端口，当温度转变时，单片机需要对不同的温度范围做出反映，则我用作为控制喇叭的端口，至作为控制LED灯亮灭的端口，作为继电器的控制端口。
因此可知该实验中要用到的元件如下：图A T89C51单片机图四位七段译码显示器图温度信号收集器图继电器图喇叭报警器图温度指示灯3概要设计模块划分本设计共包括3个模块：3.1.1主程序模块初始化单片机各端口，对各个子模块进行统一的挪用与管理，首先挪用模数转换子程序ad_conv获取外界温度信号，并将其转化为对应的数字信号，再挪用温度判断及显示子程序display，对温度的大小进行分析，并与设定好的温度临界值比较，按照它们的大小关系控制喇叭是不是报警及LED亮哪一种颜色和选择继电器的通断。
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。
《测控系统原理与设计》课程设计报告-温度检测系统
《测控系统原理与设计》课程设计报告班级测控 1班学号学生姓名指导教师学院电子与电气工程学院2011年12月一、绪论1.1 课题来源温度是一个和人们生活环境有着密切关系的物理量，也是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要物理量，是国际单位制七个基本量之一，同时它也是一种最基本的环境参数。
人民的生活与环境温度息息相关，物理、化学、生物等学科都离不开温度。
在工业生产和实验研究中，在电力、化工、石油、冶金、机械制造、大型仓储室、实验室、农场塑料大棚甚至人们的居室里经常需要对环境温度进行检测，并根据实际的要求对环境温度进行控制。
比如，发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内；许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行。
炼油过程中，原油必须在不同的温度和压力条件下进行分流才能得到汽油、柴油、煤油等产品；没有合适的温度环境，许多电子设备不能正常工作，粮仓的储粮就会变质霉烂，酒类的品质就没有保障。
可见，研究温度的测量具有重要的理论意义和推广价值。
随着现代计算机和自动化技术的发展，作为各种信息的感知、采集、转换、传输相处理的功能器件，温度传感器的作用日益突出，成为自动检测、自动控制系统和计量测试中不可缺少的重要技术工具，其应用已遍及工农业生产和日常生活的各个领域。
本设计就是为了满足人们在生活生产中对温度测量系统方面的需求。
本设计要求系统测量的温度的点数为4个，测量精度为0.5℃，测温范围为-20℃～+80℃。
采用液晶显示温度值和路数，显示格式为:温度的符号位,整数部分,小数部分,最后一位显示℃。
显示数据每一秒刷新一次。
1.2 课题研究的意义21世纪科学技术的发展日新月异，科技的进步带动了测量技术的发展，现代控制设备的性能和结构发生了巨大的变化，我们已经进入了高速发展的信息时代，测量技术也成为当今科技的主流之一，被广泛地应用于生产的各个领域。
对于本次设计，其目的在于：（1）掌握数字温度传感器DS18B20的原理、性能、使用特点和方法，利用C51对系统进行编程。
仪表实验报告——温度控制系统
实验四温度控制系统（一）一．实验目的：1．了解温度控制系统的组成环节和各环节的作用。
2．观察比例、积分、微分控制规律的作用，并比较其余差及稳定性。
3．观察比例度δ、积分时间T I、微分时间T D对控制系统（闭环特性）控制品质的影响。
二．温度控制系统的组成：电动温度控制系统是过程控制系统中常见的一种，其作用是通过一套自动控制装置，见图4-1，使炉温自动维持在给定值。
图4-1温度控制系统炉温的变化由热电偶测量，并通过电动温度变送器转化为DDZ-Ⅱ型表的标准信号0～10mA直流电流信号，传送到电子电位差计XWC进行记录，同时传送给电动控制器DTL，控制器按偏差的大小、方向，通过预定控制规律的运算后，输出0～10mA直流电流信号给可控硅电压调整器ZK-50，通过控制可控硅的导通角，以调节加到电炉（电烙铁）电热元件上的交流电压，消除由于干扰产生的炉温变化，稳定炉温，实现自动控制。
三．实验内容与步骤：（一）观察系统各环节的结构、型号、电路的连接，熟悉可控硅电压调整器和电动控制器上各开关、旋钮的作用。
（二）控制系统闭环特性的测定：在以下实验中使用以下具体数值：δ1(50%)，δ2(80%)，T I1(50s)，T I2 (40s)，T D1(30s)来观察比例与积分控制规律的作用（1）考察比例作用将δ置于某值50%，记住δ旋钮在δ1的位置，积分时间置最大（T I=max），微分开关切向0，将干扰开关从“短”切向“干扰”，产生一个阶跃干扰（此时为反向干扰），同时在记录仪的记录线上作一记号，以记录阶跃干扰加入的时刻，观察并记录在纯比例作用下达到稳定的时间及余差大小。
（2）考察积分作用保持δ=δ1不变，置T I=T I1，同时在记录仪的记录线上作一记号，以记录积分作用加入的时刻，注意观察积分作用如何消除余差，直到过程基本稳定。
2．观测PI控制作用下的过渡过程保持δ1，T I1不变，将干扰开关从“干扰”切向“短”，产生一个正向阶跃干扰，观察过渡过程到基本稳定。
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。
(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。
课程设计---数字式温度测量控制电路的设计
目次1、引言 (1)1.1、设计任务 (1)1.2、设计要求 (1)2、设计方案： (2)3、温度传感器 (3)3.1、热电偶的测温原理 (3)3.2、K型热电偶特点 (4)4、冷端补偿 (5)5、放大电路 (6)5.1、0P07的功能和管脚图 (6)6、线性校正 (8)6.1、LM324的管脚图和管脚说明 (9)7、设定电路 (11)8、迟滞比较器 (12)8.1、电路组成 (12)8.2、门限电压的估算: (13)8.3、传输特性 (13)9、驱动电路 (15)9.1、继电器 (15)10、A/D转换电路 (17)10.1、ICL7107的引脚图 (17)10.2、ICL7107的工作原理 (18)11、显示 (19)12、电源 (21)12.1电源电路的电路图 (21)12.2电路分析 (21)结论 (23)致谢 (25)参考文献 (26)附录A (27)附录B (28)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。
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，并能自动地控制、调节该系统的温度。
通过该设计我们可以直观看到温度视数变化，根据实际系统的需要调节系统温度。
1.1、设计任务进一步熟悉模拟和数字设计方法和规范，并进一步巩固所学模拟电子及相关知识，达到综合应用电子技术的目的，培养设计开发以及动手实践等能力，学会阅读相关科技文献，查找器件手册与相关参数，独立思考分析，完整理总结设计报告。
了解温度传感器件的功能，学会在实际电路中应用。
进一步熟悉集成运算放大器的线性和非线性应用。
了解检测温度的传感器种类不同，采用的测量电路和要求不同，执行器、开关等的控制方式也不同。
运用电子技术来实现温度测量和控制任务，完成温度测量和控制电路的连接和调试。
学会对电子电路的检测和排除电路故障，进一步熟悉常用电子仪器的使用，提高分析问题和解决问题的能力。
测控电路课程设计实验报告——温度报警系统 。
测控电路课程设计报告题目：温度测量与显示及报警电路的设计学院：机电工程学院姓名：朱**学号：2011******班级：测控112班日期：2014年*月*日目录一. 设计目的 (2)二. 设计任务及要求 (2)三. 设计内容 (3)3.1 稳压电源电路的设计 (3)3.2 测量电路的设计 (3)3.3 放大电路的设计 (4)3.4 报警电路的设计 (4)3.5 总电路 (5)四. 元器件选择 (6)4.1 热敏电阻的选择 (6)4.2 放大器的选择 (6)4.3 比较器的选择 (7)五. 电路调试 (7)六. 设计的体会及其改进建议 (11)温度测量与显示及报警电路的设计一. 设计目的运用有关的课程的基础理论知识和技能解决实际问题的能力，提高本专业必要的基本技能、方法和创新能力。
完成测控系统任务分析、电路总体设计、单元电路设计以及电路调试等各个环节、掌握有关传感器接口电路、信号处理电路、放大电路、滤波电路、运算电路、显示电路以及执行部件驱动电路等内容在测控系统中的使用方法。
了解有关电子器件和集成电路的工作原理。
二. 设计任务及要求基本要求：1.利用温度传感器（热敏电阻）测量某环境的温度.2.用数字表头实现测量值的显示；3.温度超过额定值时，产生声、光报警信号。
采用蜂鸣器报警，声音大小由环境温度与报警温度的差值决定。
三. 设计内容3.1稳压电源电路的设计要使电路能够稳定的工作首先就要提供一个稳定的电源，如图1就是我们设计的稳压源电路图，电路中的LM358N为电压跟随器，用来形成稳定的电压源供测量电路使用。
图中1N4732A为4.7V稳压管，调节R3使电压跟随器LM358N的输出Uo1稳定为2.5V，为后面的测量电路提供稳定可靠地电源供应。
其电路原理图如图1：图13.2测量电路的设计如电路图图2所示其中R5为负温度系数热敏电阻，即随着温度的升高，阻值减小。
该热敏电阻在常温（24°C）时电阻为160欧姆。
温度测量控制系统的设计与制作
XXXXX学院课程设计报告( 2008 -- 2009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：XXXX学生姓名：XXXX成绩：日期：2008年11月20日目录一、模拟电子技术课程设计的目的与要求...................... - 1 -二、课程设计名称及设计要求................................ - 1 -三、总体设计思想.......................................... - 1 -四、系统框图及简要说明.................................... - 1 -五、单元电路设计（原理、芯片、参数计算等）................ - 2 -六、总体电路：............................................ - 5 -七、仿真结果：............................................ - 5 -八、实际测量数据分析...................................... - 6 -九、设计感想.............................................. - 7 - 附录1：元器件清单......................................... - 7 - 附录2：参考文献........................................... - 7 -一、模拟电子技术课程设计的目的与要求（一）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。
温度监测控制系统设计方案
温度监测控制系统设计方案第一章总体设计方案1.1计设要求(1)基本围-50°C-110°C(2)精度误差小于0.5°C(3)LED数码直读显示(4)可以任意设定温度的上下限报警功能1・2系统基本设计方案方案一：采用热电阻温度传感器。
热电阻是利用导体的电阻随温度变化的特性制成的测温元件。
现应用较多的有钳、铜、镰等热电阻。
其主要的特点为精度高、测量围大、便于远距离测量。
苗的物理、化学性能极稳定，耐氧化能力强，易提纯，复制性好, 工业性好，电阻率较高，因此，钳电阻用于工业检测中高精密测温和温度标准。
缺点是价格贵，温度系数小，受到磁场影响大，在还原介质中易被玷污变脆。
按IEC标准测温围-200〜650°C,百度电阻比W (100) =1.3850时，R0为100Q和10 Q,其允许的测量误差A级为± (0. 15°C+0. 002 |t| ), B 级为土(0. 3°C+0. 005 |t| )o铜电阻的温度系数比苗电阻大，价格低，也易于提纯和加工；但其电阻率小，在腐蚀性介质中使用稳定性差。
在工业中用于-50〜180°C测温。
方案二：采用DS18B20温度传感器，由于温度测量的普遍性，温度传感器的市场份额大大增加，居传感器首位。
数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。
现在, 新一代的DS18B20温度传感器体积更小、更经济、更灵活。
DS18B20 温度传感器测量温度围为-55£〜+125°Co在-1(TC〜+859围，精度为土0.5°C o现场温度直接以“一线总线"的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。
综合比较方案一与方案二，方案二更为适合于本设计系统对于模拟量输入的要求，比较其框图，方案二更具备硬件简单的突出优点，所以选择方案二作为信号的输入通道。
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。
测控电路课程设计温控
测控电路课程设计温控一、课程目标知识目标：1. 理解测控电路的基本原理，掌握温度控制电路的设计方法；2. 学会使用温度传感器进行温度采集，并能运用模拟电路和数字电路知识对信号进行处理；3. 掌握PID控制算法在温度控制中的应用，了解不同参数对控制效果的影响。
技能目标：1. 能够运用所学知识设计简单的温控系统，具备实际操作能力；2. 培养学生动手实践、分析问题、解决问题的能力；3. 提高学生团队协作和沟通表达能力，能够在项目中进行有效的分工与协作。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对测控技术的兴趣，激发创新意识和探索精神；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的真实性，养成良好的实验习惯；3. 增强学生的环保意识，认识到温度控制在节能环保方面的重要性。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，以项目为导向，注重培养学生的动手能力和实际操作技能。
学生特点：学生具备一定的电子技术基础，具有较强的求知欲和动手能力，但实践经验不足。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强化实践环节，提高学生的实际操作能力。
通过项目实施，使学生能够掌握温控电路的设计、调试与优化方法，达到学以致用的目的。
在教学过程中，关注学生的个体差异，进行差异化教学，确保每个学生都能在课程中取得实际的学习成果。
二、教学内容1. 测控电路基本原理：包括温度传感器工作原理、信号处理电路、PID控制算法等；教材章节：第一章 测控电路基础内容：温度传感器（热敏电阻、热电偶等）的原理与选型，模拟滤波电路和放大电路设计，数字信号处理基础，PID控制原理。
2. 温度控制电路设计：涉及温度采集、信号处理、控制策略及执行机构等；教材章节：第二章 温度控制电路设计内容：温度采集电路设计，模拟信号处理电路设计，数字信号处理电路设计，PID参数整定，执行机构的选型与控制。
3. 实践操作与项目实施：分组进行温控电路设计与制作，进行系统调试与优化；教材章节：第三章 实践操作内容：实践操作流程，项目分组与分工，温控电路设计与制作，系统调试与优化方法。
温度测量与控制电路设计
1 引言本系统采用了较为先进的单片机和复位控制电路，使其功能更加完善，精确，为用户提供了更大方便。
一．基本功能：1．温度巡回显示：每组巡回显示时间６—１０秒，环境温度显示为即时状态。
2．最高温显示：显示被测点中最高温度的点及温度值。
3．传感器短线：相应Ａ，Ｂ，Ｃ点指示灯会亮，同时会提供一对常开触点作为远距离报警信号开关。
4．过热保护：三点任意一点温度值大于或等于１００℃，风机会自动启动运行，使被测点降温，当三点温度都小于８０℃时，风机自动关断，停止运行。
5．断相过流保护功能：由Ａ点与Ｃ点分别与零线构成单相风机保护２２０Ｖ电源。
每组可拖动三个单相风机。
任何一组中只要有一个以上的风机过流，过流保护电路就会自动切断风机供电电源，直到故障解决再接上电源就能正常工作。
6．三点温度任一点温度大于１３０℃时，报警触点自动闭合，相应指示灯亮。
7．三点温度任一点温度大于１５０℃时，为减少外界干扰，延迟８秒钟后，跳闸触点自动闭合，可切断变压器进电电源，相应指示灯亮。
9．具有自动校零功能，每巡回检测温度数据一个周期后都会自动校零一次，以保证下次测量的精度，因此测量精度较高，测量误差＜±０.５，温度控制精度＜±０.２℃。
当不接测温探头或测温探头断电时数码显示停留在自动校零状态，显示为０００.０℃，并保持不变。
二．本机设定温度参见表1—1所示：表1—1设定项目设定值可调范围风机关断温度T1 80℃0~200℃风机开启温度T2 100℃0~200℃超温报警温度T3 130℃0~200℃超温跳闸温度T4 150℃0~200℃2 方案论证及总体设计2．1 系统设计思想本次设计的目的是设计一个由单片机控制的温度控制系统，因此本系统属于智能控制仪表。
本系统设计大致如下：a)主机采用89c51单片机。
b)显示部分通过移位寄存器74LS164来实现串行显示设计。
c)传感器部分采用铂热敏电阻PT100。
d)A/D转换部分采用12位的串行A/D转换器TLC2543。
温度测量控制系统
1 绪论1.1 研究的背景和意义随着现代信息技术的飞速发展，温度测量控制系统在工业、农业及人们的日常生活中扮演了一个越来越重要的角色。
因此，对温度采集控制系统的设计与研究就具有十分重要的意义。
随着信息领域各种技术的发展，在数据采集方面的技术也取得了长足的进步，采集数据的信息化是目前社会发展的主流方向。
各种工业领域都用到了数据采集，在石油勘探、地震数据采集等领域已经得到广泛应用。
随着测控技术的迅猛发展，以嵌入式计算机为核心的数据采集系统已经在测控领域中占到了统治地位。
数据采集系统是将现场的各种参数如温度、压力、频率等进行采集后送微机进行处理和分析，达到检测和控制的目的。
现代化生产对温度采集的精度、实时性和采集效率等都有很高的要求，而且有许多测温现场环境恶劣，对操作人员现场采集十分不利，这就需要使用一种能够自动采集、处理和传送数据的测温仪器。
同时，为了方便安装和维护，这类仪器需要具备长期自动稳定工作的能力。
因此，开发低功耗的温度采集系统，对这些应用领域的温度数据进行测量是非常必要的。
在科研实验、大棚蔬菜种植、各种动物养殖及卫生医疗等场合经常要用到温度采集系统；以及火灾自动报警控制系统、电话室温采集系统等都有相关的应用。
1.2 国内外发展现状随着现代信息技术的飞速发展，温度测量控制系统在工业、农业及人们的日常生活中扮演着一个越来越重要的角色。
它对人们的生活具有很大的影响，所以温度采集控制系统的设计与研究又十分重要的意义。
随着信息时代的到来，作为获取信息的手段，传感器技术得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。
传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。
因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。
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。
本文利用单片机集合传感器技术而开发设计了这一温度采集系统。
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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。
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]。
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。
并采用热电阻PT100作为温度传感器、op07作为信号放大器、ADC0809作为A/D转换部件，对于温度信号的采集具有大范围、高精度的特点。
在功能、性能、可操作性等方面都有较大的提升，具有更高的性价比。
2电路设计2.1总体设计思想 2.1.1方案论证方案1：采用单片机测量并控制温度，测量电路采用电桥电路。
此方案硬件电路简单，但是需设计复杂的软件电路。
方案2：采用模拟电路测量并控制温度，测量电路采用电桥电路。
此方案电路复杂，但是不需要软件电路的支持。
采用方案1，此方案硬件电路简单，易于构成。
虽然软件复杂，单片机程序易于获取，且可以用软件校正温度的测量，使测量结果更加精确。
2.1.2原理框图2.1.3硬件设计思想电路中单片机采用的是89C51，是我们书中常用的单片机型号。
在温度信号的获取与放大电路中，以PT100为温度传感器获取温度信号，以放大器op07为信号放大器件[2]。
电热杯控制电路中，由于电热杯是使用220v 的强电，故需要与单片机电路隔离，采用的是继电器控制电热杯。
用7409驱动继电器，二极管作为继电器的保护电路。
显示电路中由于需要显示带小数点的4位数字，采用的是4个Bcd7段带小数点的共阴数码管显示测量值，用8255扩展单片机的输出端口。
键盘电路中采用的是三个独立式按键修改温度的恒定值,按键分别是加、减、功能键。
按下功能键便可修改温度值，按功能键不同次数可以选择加减的幅值，再次按功能键确定[3]。
A/D 转换的好与坏直接关系到整个系统的精确度。
由于本系统测量的是温度信号，响应时间长，滞后大，不要求快速转换，因此选用8位串型A/D转换器ADC0809便能能达到设计的基本要求。
为进一步提高精度，可以直接采用12位A/D转换器，也可以采用过采样和求均值技术来提高测量分辨率。
因为8位ADC0809其性价比更高，更重要的是我在课本上学的就是ADC0809，对它更加熟悉，所以本次设计我选用了ADC0809作为模数转换器。
2.2各主要电路及部件工作原理2.2.1单片机电路单片机采用89C51。
AT89系列单片机对于一般用户来说，有下列明显的优点：①内部含有Flash存储器，在系统开发过程中很容易修改程序，可以大大缩短了系统的开发时间。
②与MCS-51系列单片机引脚兼容，可以直接进行代换。
③AT89系列并不对80C31的简单继承，功能进一步增强，在我国这种单片机受到广泛青睐。
时钟显示：单片机内部的振荡电路是一个高增益反相放大器，引线XTAL1和XTAL2分别是放大器的输入端和输出端。
单片机内部虽然有振荡电路，但要形成时钟，外部还需附加电路。
单片机的时钟产生方式有两种。
①内部时钟方式。
②外部时钟方式。
图1 单片机的2种时钟方式复位电路：单片机的复位是靠外部电路实现的。
单片机工作后，只要在它的RST引线上加载高电平，单片机就能够有效地复位[4]。
单片机通常采用上电自动复位和按键复位两种方式。
图2 单片机的2种复位电路单片机仿真引脚图：图3 单片机电路程序流程图：程序主要由主程序和子程序两部分构成。
主程序主要实现系统的初始化，键值处理，A/D转换，显示数据。
程序框图如图4所示键盘流程图：键盘框图如图5所示图4 程序流程图图5 键盘流程图温度信号的获取与放大在本电路中，以PT100为温度传感器获取温度信号，以放大器op07为信号放大器件。
热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。
通常将其放在电桥的桥臂上，温度变化时，热电阻两端的电压信号被送到仪器放大器OP07的输入端，经过仪器放大器放大后的电压输出送给A/D 转换芯片，从而把热电阻的阻值转换成数字量[5]。
PT100温度传感器PT100温度传感器为正温度系数热电阻传感器，主要技术参数如下： ① 测量范围：-200℃～+850℃；② 允许偏差值∆℃： A 级 ()0.150.002t ±+， B 级 ()0.300.005t ±+； ③ 响应时间＜30s ；④ 最小置入深度：热电阻的最小置入深度≥200mm ； ⑤ 允通电流≤5mA 。
另外，PT100温度传感器还具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点。
鉑热电阻的线性较好，在0～100摄氏度之间变化时，最大非线性偏差小于0.5摄氏度。
鉑热电阻阻值与温度关系为：① -200℃＜t ＜0℃时，()231001*100Rt R At Bt Ct t ⎡⎤=*+++-⎣⎦；② 0℃≤t ≤850℃时，()21001Rt R At Bt =*++；式中，A=0.00390802；B=-0.000000580；C=0.0000000000042735。
可见PT100在常温0～100摄氏度之间变化时线性度非常好，其阻值表达式可近似简化为：()1001Rt R At =*+，当温度变化1℃，PT100阻值近似变化0.39Ω。
2.2.2信号放大电路对信号放大，我使用了低价格、高精度的仪器放大器OP07，它运用方便，O 是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路，可以通过外接电阻方便的进行各种增益的调整。
其增益计算公式为：2.2.3温度值计算过程由于A/D 检测到的模拟电压值(3)其中。
图6 温度的获取与放大电路2.2.3模数转换单元电路ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。
它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。
它是美国国家半导体公司的产品，是目前国内最广泛的8 位通用的A/D转换的芯片[6]。
①ADC0809的内部逻辑结构如图7所示。
图7 ADC0809内部逻辑结构由上图可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。
多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。
三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。
②引脚结构如图8所示。
图8 ADC0809引脚结构ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。
当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量送入转换器进行转换。
A，B和C为地址输入线，用于选通IN0－IN7上的一路模拟量输入。
通道选择表1如下：表1 通道选择模数转换电路仿真图：图9 A/D转换电路2.2.4按键电路键盘电路中采用的是三个独立式按键修改温度。
按键电路仿真图：图10 按键电路2.2.5显示电路在单片机应用系统中，如果需要显示的内容只有数码和某些字母，使用LED 数码管是一种较好的选择。
LED 数码管显示清晰、成本低廉、配置灵活，与单片机接口简单易行[7]。
LED 数码管是由发光二极管作为显示字段的数码型显示器件。
图8为0.5英尺LED 数码管的外形和引脚图，其中七只发光二极管分别对应a ～g 笔段构成Dp 作为小数点。
因此这种LED 显示器称为七段数码管或八段数码管[8]。
图11 LED 数码管当LED 数码管与单片机相连时，一般将LED 数码管的各笔段引脚a 、b 、…、g 、Dp 按某一顺序接到MCS －51型单片机某一个并行I/O 口D0、D1、…、D7，当该I/O 口输出某一特定数据时，就能使LED 数码管显示出某个字符[9]。
LED 数码管编码方式有多种，按小数点计否可分为七段码和八段码；按共阴共阳可分为共阴字段码和共阳字段码，不计小数点的共阴字段码与共阳字段码互为反码；按a 、b 、…、g 、Dp 编码顺序是高位在前，还是低位在前，又可分为顺序字段码和逆序字段码。
甚至在某些特殊情况下将a 、b 、…、g 、Dp 顺序打乱编码。
表2为共阴极和共阳极LED 数码管几种八段编码表[10]。
表2 共阴极和共阳极LED数码管几种八段编码显示电路仿真图：图12 显示电路2.2.6电热杯控制电路电热杯控制电路采用的是继电器控制电热杯，用7409驱动继电器，二极管作为继电器的保护电路。
其电路仿真图如下：图13 电热杯控制电路3.数据的处理数据处理流程图：图14 数据处理流程图4.小结本方案设计完成温度测量及控制的任务。
由总体电路可知此温度测量控制系统硬件电路由于单片机的使用简单明了，每一部分功能较为单一集中，便于设计及排查问题，但软件方面较为复杂。
使用PT100作为温度传感器元件，可用连续采样取平均值的方法减少误差，使结果较为准确。