測控電路
課程設計報告
題目： 溫度測量與顯示及
報警電路的設計
學院： 機電工程學院
姓名： 朱
學號： 2011
班級： 測控112班
日期： 2023年*月*日
目錄一. 設計目的 2
二. 設計任務及要求 2
三. 設計內容 3
3.1 穩壓電源電路的設計 3
3.2 測量電路的設計 3
3.3 放大電路的設計 4
3.4 報警電路的設計 4
3.5 總電路 5
四. 元器件選擇 6
4.1 熱敏電阻的選擇 6
4.2 放大器的選擇 6
4.3 比較器的選擇 7
五. 電路除錯 7
六. 設計的體會及其改進建議 11
溫度測量與顯示及報警電路的設計
運用有關的課程的基礎理論知識和技能解決實際問題的能力，提高本專業必要的基本技能、方法和創新能力。完成測控系統任務分析、電路總體設計、單元電路設計以及電路除錯等各個環節、掌握有關感測器介面電路、訊號處理電路、放大電路、濾波電路、運算電路、顯示電路以及執行部件驅動電路等內容在測控系統中的使用方法。了解有關電子器件和積體電路的工作原理。
基本要求 ：
1.利用溫度感測器（熱敏電阻）測量某環境的溫度.
2.用數字表頭實現測量值的顯示；
3.溫度超過額定值時，產生聲、光報警訊號。採用蜂鳴器報警，聲音大小由環境溫度與報警溫度的差值決定。
要使電路能夠穩定的工作首先就要提供乙個穩定的電源，如圖1就是我們設計的穩壓源電路圖，電路中的lm358n為電壓跟隨器，用來形成穩定的電壓源供測量電路使用。圖中1n4732a為4.7v穩壓管，調節r3使電壓跟隨器lm358n的輸出uo1穩定為2.
5v，為後面的測量電路提供穩定可靠地電源**。
其電路原理圖如圖1：
圖1 如電路圖圖2所示其中r5為負溫度係數熱敏電阻，即隨著溫度的公升高，阻值減小。該熱敏電阻在常溫（24°c）時電阻為160歐姆。電路原理圖如圖2，電路圖中的v1即為上一步驟中的穩壓電源提供的電壓，該電壓穩定在2.
5v. r4為一定值電阻。
圖2電路圖如圖3所示，利用運放lm358n構成差動放大電路，運放lm358n對從5腳和6腳過來的電壓進行相減放大。在該調節過程中發現lm358n有時候7口會沒有輸出，這時候用電壓表測得5口和6口電壓差值較大，我們的解決方法是我調節圖3中r6的電阻使得6口的電壓與5口電壓差值較為接近，這時候7口就又重新有輸出了。
圖3報警電路的設計，我們運用了比較器，如圖4所示lm358n的2口接入乙個比較電壓v2 。當3口的電壓大於2口時，1口輸出高電平，使發光二極體導通，蜂鳴器工作；當3口的電壓小於2口時，1口輸出低電平，發光二極體不導通，蜂鳴器不工作。所以當溫度公升高到一定數值，比較器就會有輸出，從而啟用報警電路工作，報警部分為光報警和聲報警，光報警為發光二極體發光，聲報警為蜂鳴器響。
電路如圖4所示。
圖4總電路如圖5所示
圖5 熱敏電阻的選擇為負溫度係數熱敏電阻，負溫度係數熱敏電阻隨著溫度的公升高，電阻值降低。常溫下（24°c）阻值為160ω。型號為ntcxkmz4。
該熱敏電阻的阻值的變化範圍為100ω到200ω。
該電路中採用了運放lm358，其引腳圖及各部分功能如下：
在lm358中有兩個單獨的運放，在他的8個引腳中，下圖引腳1-3為乙個運放，5-7為第二個運放，其中1腳和7腳為輸出端，2腳和6腳為反相輸入端，3腳和5腳為同相輸入端。
圖6相應的邏輯功能圖如下圖：
圖7 比較器在電路中我們選擇的是lm358n。
圖8lm358的特點:
內部頻率補償，低輸入偏流，低輸入失調電壓和失調電流，共模輸入電壓範圍寬，接地，差模輸入電壓範圍寬，等於電源電壓範圍，直流電壓增益高(約100db) ，單位增益頻帶寬(約1mhz) ，電源電壓範圍寬：單電源(3—30v)；雙電源(±1.5 一±15v)，低功耗電流，適合於電池供電，輸出電壓擺幅大(0 至vcc-1.
5v)。
報警電路的設計，我們運用了比較器，如圖4所示lm358n的2口接入乙個比較電壓v2 。當3口的電壓大於2口時，1口輸出高電平，使發光二極體導通，蜂鳴器工作；當3口的電壓小於2口時，1口輸出低電平，發光二極體不導通，蜂鳴器不工作。所以當溫度公升高到一定數值，比較器就會有輸出，從而啟用報警電路工作。
我們運用比較器來對後面報警電路的輔助設計，當我們的溫度不斷的公升高，並達到我們設定的數值時，通過比較器報警電路接通，進行報警，當溫度降低，低於我們設定的數字是比較器沒有輸出，報警電路停止工作。
在電路除錯的過程中主要是分為2個部分，第一步為調出乙個2.5v的穩壓電源，為後面的測量電路提供穩定的2.5v穩定電壓.
如圖9所示
圖9第二部分為調節比較器電壓使得常溫下不報警，當溫度公升高時，熱敏電阻阻值降低，使比較器3口的電壓大於2口，1口輸出高電平，發光二極體導通，蜂鳴器工作。同時調節比較器電壓可以改變報警的溫度值，根據需要如果要調高報警電壓，只需將比較電壓調高即可。
下圖為當比較電壓為5v，熱敏電阻沒有受熱時（阻值為160歐姆）的狀態，即處於正常的工作狀態時的電路圖。此時比較器3口的電壓為4.463v，小於2口接入比較電壓5v，所以發光二極體不亮，蜂鳴器不響。
圖10下圖為當熱敏電阻受熱時，阻值降低（阻值為120歐姆），即處於報警工作狀態時的電路圖。此時比較器3口的電壓為5.539v，大於2口接入比較電壓5v，所以發光二極體亮，蜂鳴器響，開始報警。
圖11調節比較器電壓可以改變報警的溫度值，根據需要如果要調高報警電壓，只需將比較電壓調高即可。
下圖為調高報警電壓，使得比較電壓為6v，熱敏電阻沒有受熱時（阻值為160歐姆）的狀態，此時此時比較器3口的電壓為4.463v，小於2口接入比較電壓6v，所以發光二極體不亮，蜂鳴器不響。
圖12下圖為調高報警電壓，使得比較電壓為6v，熱敏電阻受熱，但受熱溫度不高時（阻值為120歐姆）的狀態，此時比較器3口的電壓為5.539v，小於2口接入比較電壓6v，所以發光二極體不亮，蜂鳴器不響。與圖11進行比較可以得出結果，在比較電壓為5v，熱敏電阻受熱使得阻值為120歐姆時，電路會報警。
而調高報警電壓，使得比較電壓為6v，熱敏電阻受熱使得阻值為120歐姆時，此時電路不會報警。
圖13下圖為調高報警電壓，使得比較電壓為6v，熱敏電阻受熱，受熱溫度較高時（阻值為100歐姆）的狀態，此時比較器3口的電壓為6.085v，大於2口接入比較電壓6v，所以發光二極體亮，蜂鳴器響，電路會報警。
圖14測控電路課程設計是培養我們綜合運用所學知識,發現,提出,分析和解決實際問題,鍛鍊實踐能力的重要環節,是對我們實際工作能力的具體訓練和考察過程.從選定方案設計完成，從理論到實踐，對我們來說充滿挑戰，但是從中卻學到很多的東西，不僅可以鞏固了以前所學過的知識，還學到了很多在書本上所沒有學到過的知識，並且鍛鍊了自己的動手能力。
通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合的重要性，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，才能提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。課程設計過程中遇到問題是再所難免的，但是從遇到的各種各樣的問題中，我們也發現了自己的不足之處，同時也讓我們在實踐中發現了不少解決的方法，充實了我們的經驗，讓我們在以後遇到相同的問題時能夠順利解決。
剛開始課程設計的時候有些無從下手，我不斷地去翻看課本，去圖書館、網際網路查詢相關資料，不僅是查詢資料，也是把自己忘記的，沒有掌握的重新學習一遍，努力地想把課程設計做好，其中遇到了很多難題，比如電路的連線，以及選擇怎樣的器件。課設很快就過去了，在這期間發現了自己分析不夠嚴謹，以及以前的學習不夠認真，對知識模稜兩可，這次課程設計培養了我的耐心，以及學習的熱情，發現自己的不足，以後會更加努力學習自己的專業知識。
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課程設計結題報告 課程名稱 題目溫度測量與顯示及報警電路 指導教師 系別專業學生姓名 班級 學號 成績目錄1一 溫度測量與顯示及報警電路的設計 1.設計目的4 2.設計任務及要求4 3.設計內容5 3.1 穩壓源電路的設計5 3.2 測量電路的設計6 3.3 放大電路的設計6 3.4 報警電路的設計...