西安科技大学课程设计温度检测报警

电控学院

综合实验课程设计

题目：温度检测报警仪

院（系）：电气与控制工程学院

专业班级：

姓名：

学号：

指导教师：

2014年7月9日

1.项目背景意义

在日常生活及工农业生产中经常要涉及到温度的检测及控制。像电力、化工、石油、冶金、航空航天、机械制造、粮食存储、酒类生产等领域内，温度常常是表征对象和过程状态的最重要的参数之一。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馏才能得到汽油、柴油、煤油等产品。没有合适的温度环境，许多电子设备就不能正常工作，粮仓的储粮就会变质霉烂，酒类的品质就没有保障。因此，各行各业对温度控制的要求都越来越高。可见，温度的测量是非常重要的。

2.方案分析

温度测量报警仪工作原理：利用PT100、OP07和STC89C52RC实现的温度测量报警仪工作原理是：在PT100为0℃时，通过调整热电阻温度测量电桥参数，使电桥达到平衡，输出电压为零。当PT100所处环境温度变化时，PT100的电阻值发生变化（在一定温度范围内，PT100电阻值与温度成近似线性关系）电桥平衡被打破，电桥输出一定的电压值，且与温度成近似线性关系。此电压通过OP07运放的放大作用后输出。当输出电压达到设定的上下限电压时，即温度达到设定的上下限温度时，电路开始驱动蜂鸣器工作即完成报警。同时将此电压作为AD转换的输入，经过AD转换后在数码管显示出来，并经过相应程序使温度数值和工作状态在1602液晶显示器上显示出来。这样就完成了温度显示、报警功能。

② A

①

图1 EWB软件仿真测量电路

如上图，温度每上升1℃，PT100的电阻值约上升0.4欧姆，热电阻温度测量电桥①，②两点的电压差值约上升1.6mv经过后接的OP07构成的差分运算放大电路的放大作用，A点电压约上升20mv。将A点的电压接到AD转换器的AIN1口，经过AD转换将PT100所处环境温度的大小在数码管上显示出来。

3.硬件设计

3.1硬件原理框图介绍

3.1.1硬件原理框图

示波器

模拟热敏电阻

PT100

图2硬件原理框图

3.1.2 OP07运放特性

3.1.2.1 简介

OP07芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性（双电源供电）运算放大器集成电路。由于OP07具有非常低的输入失调电压（对于OP07A最大为25μV），所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。OP07同时具有输入偏置电流低（OP07A为±2nA）和开环增益高（对于OP07A为300V/mV）的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。

3.1.2.2特点

超低偏移： 150μV最大

低输入偏置电流： 1.8nA

低失调电压漂移： 0.5μV/℃

超稳定，时间： 2μV/month

最大高电源电压范围：±3V至±22V

3.1.2.3 OP07芯片引脚功能说明

图3 OP07运放引脚功能图

1、和8为偏置平衡(调零端)

2、为反向输入端

3、为正向输入端

4、接地

5、空脚

6、为输出

7、接电源+ ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS 最大额定值

3.1.3 PT100特性

3.1.3.1 简介

PT100温度传感器是一种将温度变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表。主要用于工业过程温度参数的测量和控制。带传感器的变送器通常由两部分组成：传感器和信号转换器。传感器主要是热电偶或热电阻；信号转换器主要由测量单元、信号处理和转换单元组成（由于工业用热电阻和热电偶分度表是标准化的，因此信号转换器作为独立产品时也称为变送器），有些变送器增加了显示单元，有些还具有现场总线功能。3.1.3.2分度表

温度℃

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

电阻值（Ω）

-90 -80 -70 -60 -50 64.30

68.33

72.33

76.33

80.31

63.90

67.92

71.93

75.93

79.91

63.49

67.52

71.53

75.53

79.51

63.09

67.12

71.13

75.13

79.11

62.68

66.72

70.73

74.73

78.72

62.28

66.31

70.33

74.33

78.32

61.88

65.91

69.93

73.93

77.92

61.47

65.51

69.53

73.53

77.52

61.07

65.11

69.13

73.13

77.12

60.66

64.70

68.73

72.73

76.73

-40 -30 -20 -10 0 84.27

88.22

92.16

96.09

100.00

83.87

87.83

91.77

95.69

99.61

83.48

87.43

91.37

95.30

99.22

83.08

87.04

90.98

94.91

98.83

82.69

86.64

90.59

94.52

98.44

82.29

86.25

90.19

94.12

98.04

81.89

85.85

89.80

93.73

97.65

81.50

85.46

89.40

93.34

97.26

81.10

85.06

89.01

92.95

96.87

80.70

84.67

88.62

92.55

96.48

0 10 20 100.00

103.90

107.79

100.39

104.29

108.18

100.78

104.68

108.57

101.17

105.07

108.96

101.56

105.46

109.35

101.95

105.85

109.73

102.34

106.24

110.12

102.73

106.63

110.51

103.12

107.02

110.90

103.51

107.40

111.29