南昌航空大學
科技學院
課程設計說明書
課程設計名稱：電子專業課程設計
課程設計題目：超溫報警電路的模擬系統設計
學院名稱：南昌航空大學科技學院資訊工程系
專業： 電子資訊工程班級
學號姓名
評分教師
20 年月日
摘要隨著科學技術的發展，人類對自動控制線路的開發不斷深入，對各種控制線路的保護意識也逐漸增強。其中的超溫報警電路是在實際應用中相當廣泛的安全保護電路。所有電路均按基本功能分類編排，包括車輛類報警、有害氣體類報警、無線遙控類報警、定時提醒類報警、裝置故障類報警、**自動類報警、電源安全及其他類報警應用電路。
這些電路既有簡單易製的家用防盜報警器電路，也有電路複雜的多功能報警器電路。在現實生活中，常有一種工程技術，即自動溫度補償的裝置，在規定溫度內正常工作，裝置溫度一旦超出上限，便立即切斷電源報警。本次設計主要運用基本的模擬電子技術基礎和感測器原理的知識，從基本的元器件出發，實現了超溫報警電路的設計。
超溫報警電路是採用lm324溫度感測器設計的，報警溫度超過設定溫度時會發出光報警訊號。本電路主要由低功耗四運算放大器lm324、熱敏電阻、led發光二極體等元器件組成，並利用熱敏電阻的阻值隨著溫度的公升高而增大這個原理改變四運算放大器lm324比較器的比較電壓，使其輸出產生變化，從而引起發光二極體發出可見光，從而起到溫度指示的作用。在實際應用中，利用發光二極體的溫度指示作用來判斷環境溫度的變化，從而減少不必要的損失。
關鍵詞：超溫報警、熱敏電阻、自動控制。
目錄前言 1
第一章設計要求與方案 2
第二章電路設計 3
2.1 主要包含的內容 3
2.2 穩壓源電路設計 3
2.3 測量電路的設計 4
2.4 放大電路設計 4
2.5 報警電路設計 5
2.6 整體電路 5
第三章實驗除錯與分析 7
結論 8
參考文獻 9
附錄一元器件清單 10
溫度測量與控制電路廣泛應用於生產生活中的各個方面，特別是在工業生產中，溫度自動控制已經成為乙個相當成熟的技術。本次課程設計給我們創造了良好的學習機會：一是查閱資料將自己所學的數字電子技術，模擬電子技術，以及感測器的相關知識綜合運用，二是系統了解溫度監測的詳細過程，為日後的學習和工作增長知識，積累經驗。
同時經過查資料、撰寫設計報告等，加強在電子技術方面解決實際問題的能力，基本掌握常用模擬電子線路的相關知識，提高模擬電子線路的製作、除錯和測試能力。
在確定課設題目，經仔細分析問題後，我們發現實現課題要求——溫度控制的基本原理是採用簡單晶元構成電路。在了解單元電路的基本構成後，我們總結出電路實現的基本原理，即通過將熱敏電阻受溫度影響所產生的輸出電壓送至lm324積體電路內部各級比較器，從而輸出與溫度相對應的顯示值。通過電阻分壓，做溫度控制開關，從而達到控制溫度的作用。
本應用具有溫度報警功能，當發熱體靠經熱敏電阻時，熱敏電阻阻值變大，使得lm324同相輸入大於發相輸入，輸出端輸出高電平，led發光二極體依次點亮達到溫度指示和報警功能。
本次設計的題目為超溫報警電路的模擬系統設計，顧名思義就是運用溫度感測器的溫度特性從而達到超過一定設定的溫度時的報警作用。其主要功能和指標如下：
1. 利用溫度感測器（熱敏電阻）測量某環境的溫度。
2. 當溫度超過設定的值時發出警報。
3. 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。
4. 了解由555定時器構成的報警電路及原理。
本實驗首先通過乙個由放大器lm358p u1a組成的電壓跟隨器，使該放大器的輸出電壓穩定在2.5v左右，該電壓剛好能滿足測量電路的工作，r10處本應接乙個熱敏電阻，由於元器件的缺乏，此處用乙個精密電位器代替，首先確定好乙個阻值，相當於設定了乙個特定的溫度，當改變電位器r10的阻值時，放大器lm358p u1b的輸入電壓發生變化，通過放大電路使555定時器產生脈衝訊號，從而蜂鳴器發出間歇的響聲。
1. 穩壓源電路的設計
2. 測量電路的設計
3. 放大電路的設計
4. 報警電路的設計
利用運放lm358構成電壓跟隨器，形成穩定的電壓源供測量電路使用。其中d1採用4.7v左右的穩壓管，調節r8使電壓跟隨器u1a的輸出uo1穩定在2.
5v，為後面的測量電路提供可靠地電源**，其電路原理圖如圖3.2：
圖2.1 穩壓電源電路圖
圖2.2 測量電路
以熱敏電阻作為溫度感測器進行溫度的測量，採用的熱敏電阻為正溫度係數，即隨著溫度的公升高，阻值增大。該熱敏電阻在常溫時阻值約為680ω（在電路圖中以可變電阻r10代替），該部分電路原理圖如圖2，圖中的v1可用圖1中uo1代替。
利用運放lm358構成差動放大電路，如圖3.4，運放lm358對從5腳和6腳過來的電壓進行相減放大。
圖2.3 放大電路
（注：圖中的v1可用圖1中uo1代替。r10等效為正溫度係數熱敏電阻）
報警電路相對簡單，5v的穩壓二極體使蜂鳴器工作在正常狀態，避免當溫度過高時將蜂鳴器燒壞。該部分電路圖如圖3.5：
圖2.4 報警電路
通過以上設計，得到該溫度報警器的總體電路圖（如圖2.5）。
圖2.5 整體電路
（注：圖2.5中r10本為正溫度係數熱敏點電阻，但此處用精密電位器代替，r8和r9為電位器，uo處接報警電路）
感測器的工作電流一般選擇1ma以下，這樣可避免電流產生的熱影響測量精度，並要求電源電壓穩定。d1為穩壓管，並經r3和r8分壓，調節r8使電壓跟隨器u1a輸出2.5v的穩定電流。
由r4、r5、r9、r10組成測量電路，其輸出接u1b差動放大器，經放大後輸出，相應輸出電壓為0～+5v，其輸出靈敏度為50mv/℃。
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，在它的8個引腳中，如圖2.6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。
相應的邏輯功能圖如圖2.7:
圖2.6 lm358引腳圖圖2.7lm358的邏輯功能圖
按照電路圖連線好電路後，接通電源，蜂鳴器不能正常發聲。調節r8，用萬能表測量u1a的電壓，使u1a的輸出電壓為2.5v,調節r9，使u1b的輸出電壓在0～+5v之內，避免電壓過高燒壞555定時器。
然後再調節r9，使r9的阻值從0開始逐漸增大，觀察蜂鳴器的狀態，在調節r9的過程中，發現蜂鳴器總是不響，因此只好檢查電路是否連線正確。結果發現555晶元的6腳上有一根細銅絲搭在7腳上，造成短路，糾正電路後重新接通電源，調節r9，發現蜂鳴器還是沒有聲音。於是我又對各個模組進行檢查和測量，卻沒有任何收穫。
無奈之下，只好請教於同學。同學也認為電路沒有問題，於是用萬用表測了一下蜂鳴器兩端的電壓，其電壓為4.7v，蜂鳴器並沒有接反，猜測是蜂鳴器壞了，換了乙個，重新接通電源除錯，調節r9時發現，當r9的阻值超過特定的值以後，蜂鳴器就能發聲，當減小r9的阻值低於該特定值時，蜂鳴器停止發聲。
這種現象表明該電路能實現預期的效果，電路一切正常。
在本次的課程設計中通過認真選題，找材料，分析、設計等，也掌一些軟體的操作方法，這為以後的學習做了鋪墊。整個設計實現了從單一的理論學習到解決實際問題的轉變。通過本次的課程設計，最大的收穫就是提高了動手能力，培養了尋求解決問題的能力和團隊精神，同時也增強了其它方面的能力。
在設計中，充分應用以前所學的知識，例如：積體電路、三極體、二極體、定時器555等元件的應用。這次實踐讓人受益匪淺，在摸索該如何設計電路使之實現所需功能的過程中，特別有趣，既培養了設計思維，又增強了實際操作能力。
課程設計的自主設計、學習和研究過程中，通過寫課程設計的總結報告，初步訓練了書面表達能力，組織邏輯能力，這些技能應用性強，對將來就業和進一步發展幫助較大。同時也加強了對課本知識的理解，能夠做到理論和實際相互聯絡，收穫很大，並且深深地體會到自己所學知識的不足，激發了作者的自學能力和應對挑戰的能力。為今後學習打下了良好的基礎，也培養了嚴謹務實的作風。
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