溫度檢測、控制與報(bào)警電路設(shè)計(jì)報(bào)告

1、實(shí)習(xí)報(bào)告課 號 課程名稱 專 業(yè) 班 級 學(xué) 號 姓 名 指導(dǎo)教師 起止日期 溫度檢測、控制與報(bào)警電路的原理分析與仿真一、實(shí)習(xí)任務(wù)1 設(shè)計(jì)課題：溫度檢測、控制與報(bào)警電路的原理分析與仿真2 課程設(shè)計(jì)目的：（1）鞏固所學(xué)的相關(guān)理論知識；（2）實(shí)踐所掌握的電子制作技能；（3）會運(yùn)用multisim工具對所作出的理論設(shè)計(jì)進(jìn)行模擬仿真測試,進(jìn)一步完善理論設(shè)計(jì)（4）通過查閱手冊和文獻(xiàn)資料,熟悉常用電子器件的類型和特性,并掌握合理選用元器件的原則（5）掌握模擬電路的安裝測量與調(diào)試的基本技能,熟悉電子儀器的正確使用方法,能力分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的正常或不正?，F(xiàn)象(或數(shù)據(jù))獨(dú)立解決調(diào)試中所發(fā)生的問題（6）學(xué)會撰寫課程

2、設(shè)計(jì)報(bào)告（7）培養(yǎng)實(shí)事求是,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和嚴(yán)肅的工作作風(fēng).（8）完成一個(gè)實(shí)際的電子產(chǎn)品；進(jìn)一步提高分析問題、解決問題的能力 二、總體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的工作原理主要分為溫度檢測、比較環(huán)節(jié)、通電指示、光報(bào)警、聲報(bào)警及降溫環(huán)節(jié)幾部分。 總體設(shè)計(jì)中的主要思想：本實(shí)驗(yàn)由于在仿真時(shí)，沒有溫敏電阻的實(shí)際模型，所以用滑動變阻器直接代替溫敏電阻的功能進(jìn)行試驗(yàn)。本設(shè)計(jì)采用放大電路，將代替溫敏電阻的滑動變阻器傳送過來的電壓進(jìn)行放大，以便于觀察。DA轉(zhuǎn)換部分使用三極管S8050；溫度的判斷比較通過數(shù)值比較器LM358實(shí)現(xiàn)；聲光報(bào)警利用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器組成；當(dāng)溫度超過一定數(shù)值，由繼電器實(shí)現(xiàn)降溫工作。1.溫度檢測：

3、滑動變阻器直接代替溫敏電阻，將溫度(物理量)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的電壓（電量）。    2. 比較環(huán)節(jié)：將設(shè)定數(shù)字量所對應(yīng)的電壓量與檢測溫度對應(yīng)的電壓量比較經(jīng)過電壓比較器，輸出高低電平指示信號，由此控制聲光報(bào)警模塊，當(dāng)檢測溫度達(dá)到或超過設(shè)定報(bào)警溫度時(shí)即產(chǎn)生聲光報(bào)警。 3. 聲光報(bào)警環(huán)節(jié)：不同檢測溫度經(jīng)過電壓比較器與所設(shè)溫度對應(yīng)的數(shù)字量，輸出高低電平指示信號。當(dāng)輸入信號為低電平時(shí)，報(bào)警電路不工作。當(dāng)有高電平信號輸入時(shí)，多諧震蕩電路開始工作。發(fā)光二級管點(diǎn)亮，并發(fā)出蜂鳴報(bào)警，即發(fā)生報(bào)警。4. 降溫環(huán)節(jié)：發(fā)出警報(bào)的同時(shí)，制冷設(shè)備開始工作，當(dāng)溫

4、度降到適宜值再進(jìn)行比較環(huán)節(jié)，周而復(fù)始。三、單元電路設(shè)計(jì)與仿真1.溫度檢測 硬件組成：兩個(gè)20千歐電位器、兩個(gè)10千歐電阻如圖所示熱敏電阻Rp1和電阻R1構(gòu)成分壓電路，Vi的表達(dá)式為 RP1模擬負(fù)溫度系數(shù)電阻，電位Vi轉(zhuǎn)動滑動變阻器改變電壓來模擬室溫?？勺冸娢黄鱎p2和電阻R2亦是構(gòu)成分壓電路，Vs的表達(dá)式為電位VS可調(diào)，溫度設(shè)定值可調(diào)。仿真圖如圖所示：2.比較環(huán)節(jié)硬件組成：LM358運(yùn)放、2N2222A三極管（實(shí)際用S8050三極管）LM358運(yùn)算放大器：LM358內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在

5、推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場合。LM358引腳圖特性：內(nèi)部頻率補(bǔ)償直流電壓增益高(約100dB)單位增益頻帶寬(約1MHz)電源電壓范圍寬：單電源(330V) 雙電源(±1.5 一±15V)低功耗電流，適合于電池供電、低輸入偏流低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流共模輸入電壓范圍寬，包括接地差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍輸出電壓擺幅大(0 至Vcc-1.5V)S8050三極管：NPN型三極管基本參數(shù)：耗散功率0.625W（貼片：0.3W）集電極電流0.5A集電極-基極電壓40V集電極

6、-發(fā)射極擊穿電壓25V集電極-發(fā)射極飽和電壓 0.6V特征頻率fT 最小150MH按三極管后綴號分為 B C D檔 貼片為 L H檔放大倍數(shù)B85-160 C120-200 D160-300 L100-200 H200-350方案一:集成運(yùn)放開環(huán)構(gòu)成電壓比較器當(dāng)Vi< VS,比較器輸出低電平，無控制輸出； 當(dāng)Vi >VS,比較器輸出高電平，有控制輸出；缺點(diǎn)是：溫度在設(shè)定值附近反復(fù)波動 需要比較器能保持高電平的控制信號方案二D1、C1、R3組成延時(shí)環(huán)節(jié)，R4、R5為A2提供門限電壓，VD可以在04.3V選取。，當(dāng)Vi< VS(設(shè)VD=3.6V)，比較器輸出低電平無控制信號輸出；

7、當(dāng)Vi>VS ，比較器輸出高電平有控制信號輸出；制冷降溫；當(dāng)降溫到Vi<VS時(shí)，比較器A1輸出低電平，C1、R3形成放電回路，當(dāng)Vc下降到低于VD，比較器A2輸出低電平，控制報(bào)警信號保持一段時(shí)間后輸出低電平。方案二可以用滯回比較器來簡化代替，仿真圖如下圖所示：4.報(bào)警環(huán)節(jié)（一）聲報(bào)警：硬件組成：555定時(shí)器、蜂鳴器、等其它電子原件。555定時(shí)器是中規(guī)模集成電路，利用它可以方便的構(gòu)成脈沖產(chǎn)生電路。利用這一點(diǎn)可將其利用在報(bào)警發(fā)生電路中。 555的內(nèi)部圖、引腳圖及功能表如下圖所示。555定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極型（TTL）工藝制作的稱為 555，用 互

8、補(bǔ)金屬氧化物（CMOS ）工藝制作的稱為 7555，除單定時(shí)器外，還有對應(yīng)的雙定時(shí)器 556/7556。555 定時(shí)器的電源電壓范圍寬，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V 工作，輸出驅(qū)動電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。下表為555定時(shí)器功能表聲報(bào)警原理圖：聲報(bào)警仿真圖：2腳TRI是555定時(shí)器的低觸發(fā)輸入端；6腳THR是555定時(shí)器的閾值輸入端，又稱高觸發(fā)輸入端；7腳DIS是放電控制端；4腳RST是復(fù)位端，接高電平；5腳CON是控制電壓端，通過電容C2接地。下圖為仿真結(jié)果報(bào)警原理：由555定時(shí)器組成的多諧振蕩電路所構(gòu)成的報(bào)警電路。

9、多諧振蕩環(huán)節(jié)，電源通過電阻對電容充電，當(dāng)電容兩端電壓沖至2/3Ucc時(shí)，輸出U0跳低電平，D腳導(dǎo)通，電容通過電阻放電，當(dāng)放至小于1/3Uo時(shí)，輸出又跳高電平。如此循環(huán)往復(fù)形成多諧振蕩。此報(bào)警電路通過R端控制555定時(shí)器的工作與否，當(dāng)給R端高電平時(shí)，電路工作，由預(yù)先計(jì)算好的振蕩頻率使蜂鳴器發(fā)聲。（二）光報(bào)警：硬件組成：500歐電阻、5.1千歐電阻、1N4001二極管、繼電器、發(fā)光二極管、2N2222A三極管（實(shí)際用S8050三極管）、5V小燈泡（視作制冷裝置）。光報(bào)警原理圖：仿真圖如下圖所示：報(bào)警原理：假設(shè)4.3V接入三極管導(dǎo)通為報(bào)警信號，報(bào)警燈LED1發(fā)亮，繼電器k2通電，制冷裝置啟動，在繼電

10、器通電到斷電時(shí)助其線圈迅速泄流（二極管具有單向?qū)щ娦裕?。四、電路焊接與調(diào)試電路仿真圖：電路實(shí)物圖：5總結(jié)（1）課題選擇的情況總結(jié)；在設(shè)計(jì)的過程中我們用了自己的理論知識去分析和計(jì)算電路圖，雖然將所學(xué)的知識運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)當(dāng)中去了，但是我們從這次課設(shè)中總結(jié)的結(jié)論是，理論永遠(yuǎn)是理論知識，而實(shí)際往往和理論的有些偏差，因?yàn)槲覀儾豢赡馨褜?shí)際當(dāng)中的任何情況都能考慮進(jìn)去，只有通過不斷地去調(diào)試，理論與實(shí)際結(jié)合才能把系統(tǒng)順利完成。（2）知識與技能應(yīng)用情況；這次的綜合課程設(shè)計(jì)里我們學(xué)到了很多，也溫故了許多以前學(xué)習(xí)過的軟件應(yīng)用知識，如Multisim等，使得我對這些操作軟件更加熟悉，應(yīng)用更加熟練，這對我今后的應(yīng)用很有幫助。在完成課程設(shè)計(jì)的過程中，我們查閱了許多關(guān)于課程設(shè)計(jì)題目的資料，這些新知識對我們?nèi)蘸蟮膶W(xué)習(xí)會有所幫助。我們對電路和低頻這兩本書有了更深層次的認(rèn)識，掌握了如何運(yùn)用書本的知識去做一個(gè)較簡單的系統(tǒng)，最終，通過大家努力把溫度檢測報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)出來了。（3）進(jìn)度與時(shí)間:2014年6月30日2014年7月10日；（4）建議和改進(jìn)；首先，本電路所用的元器件以及整體構(gòu)思都比較一般