电子技术综合训练任务书1.docx
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我们本次课程设计的主题是做一个简易温度控制器根据课题， 我们设计用纯比较运算放大器实现其任务要求O具体方法是采用热敏 电阻作为温度传感器，将温度模拟量转化为数字量，再利用比较运算 放大器与设定温度值进行比较，输出高或低电平至电路控制元件从而 对控制对象进行控制整个电路分为四个部分：测温电路，比较电路, 报警电路，控制电路其中后三者为技术重点为模拟温度变化，此设计用滑动变阻器代替热敏电阻，而加热部 分，用继电器连接两LED灯模拟实现关键词：温度控制、温度模拟量、纯比较运算放大器1、设计任务和要求 41. 1设计任务 41. 2设计要求 4厶系统设计 52. 1系统要求 52. 2方案设计 52. 3系统组成及工作原理 73、单元电路设计 83. 1测温部分单元电路 83. 1. 1电路结构及工作原理 83. 1. 2电路仿真 83. 1. 3元器件的选择 83.2比较部分单元电路 83. 2. 1电路结构及工作原理 83. 2. 2电路仿真 93. 2. 3元器件的选择 93.3报警部分单元电路 93. 3. 1电路结构及工作原理 93. 3. 2电路仿真 103. 3. 3元器件的选择 103.4控制部分单元电路 103. 4. 1电路结构及工作原理 113. 4. 2电路仿真 113. 4. 3元器件的选择 114、 系统仿真 135、 电路安装、调试与测试 165. 1电路安装 165. 2电路调试 165. 3系统功能及性能测试 175. 3.1测试方法设计 175. 3. 2测试结果及分析 176、 参考文献 197、 总结和体会 208、 附录 211、设计任务及要求1.1设计任务设计并制作一个温度监控系统，用温度传感器检测容器内水的温 度，以检测到的温度信号控制加热器的开关，将水温控制在一定的范 围之内。
1. 2设计要求1、 当水温小于50°C时，Hl、H2两个加热器同时打开，将容器内 的水加热，；2、 当水温大于50°C,但小于60°C时，H1加热器打开，H2加热 器关闭；3、 当水温大于60°C时，Hl、H2两个加热器同时关闭；4、 当水温小于40°C,或者大于70°C时，用红色发光二极管发出 报警信号；5、 当水温在40°C〜70°C之间时，用绿色发光二极管指示水温正 常；6、 电源：220V/50HZ的工频交流电供电注：直流电源部分仅完成设计即可，不需制作，用实验室稳压 电源调试）按照以上技术完成要求设计出电路，绘制电路图，对设计的电路 用Multisim或0rCAD/PspiceAD9. 2进行必要的仿真，仿真通过后购 买元器件，用万用板焊接电路，然后对制作的电路完成调试，撰写设 计报告，通过答辩设计电路时，应考虑方便调试2、系统设计2. 1系统要求主要技术要求为将温度模拟信号转变为数字温度信号再转化为 控制信号，对报警电路和控制电路进行控制任务要求有四个温度控 制点（分别存在各个器件的控制）•如下（H1.H2均为加热器）：一红灯-► 绿灯 ★红灯 ►H1.H2 H1.H2 H140'C 50'C 60'C 70'C2. 2方案设计根据任务要求，查阅资料可采用555时基电路、比较运算放大器和555集成逻辑电路的组合电路、纯比较运算放大器电路、单片机。
方案一：555时基电路IC1555集成电路接成自激多谐振荡器，Rt为热敏电阻，当水温 温度发生变化时，由电阻器R1、热敏电阻器Rt、电容器Cl组成的振 荡频率发生变化，频率的变化通过集成电路IC1555的3脚送入频率 解码器集成电路IC2 LM567的3脚，当输入的频率正好落在IC2集成 电路的中心频率时，8脚输出一个低电平，使得继电器K导通，触电 吸合，从而控制设备的通断，形成温度控制电路的作用方案二：单片机对于单片机而言，由于现阶段专业知识有限，单片机还不能完全 掌握，并且其成本较组合电路更高方案三：组合电路对组合电路而言，一个组合只能完成一个温度控制点的控制，成 本较高并且非常不实用方案四：纯比较运算放大器运算放大器可以实现对温度控制的报警和控制加热综合考虑成本、焊接难度和任务要求后选用了纯比较运算放大器 电路•其有以下优点：输入输出规则、元件体积小、管脚少焊接简单、 价格低廉2. 3系统组成及工作原理原理方框图如下:系统组成及工作原理：由测温部分，比较部分，报警部分，控制 部分四部分组成，测温部分用热敏电阻将温度模拟量转变为数字信 号，与给定值在比较部分进行比较，输出高地电平来控制报警部分的 LED灯和控制部分继电器的开断，进而以弱电控制强电使控制部分的 加热器工作，再改变水温，形成循环，达到控制温度的目的。
R124500R1 450Q3、单元电路设计3.1测温部分单元电路3.1. 1电路结构及工作原理一个1KQ的热敏电阻（改变为滑动变阻器）及控压 电阻组成水温改变热敏电阻的电阻值，从而改变R12 电阻下端点电压•实现模拟信号向数字信号的转变.此处热敏电阻用可控电阻代替，来模拟热敏电阻的 变化值3. 1. 2电路仿真仿真图如右图，用可控电阻模拟热敏电阻3.1. 3元器件的选择选择使用1KQ的可控电阻来模拟热敏电阻，连接450 Q的控压电阻3.2比较部分单元电路3. 2. 1电路结构及工作原理主要由4个比较运算放大器、4个有等差阻值的电阻组成通过 运放对测温部分的输出电压和设置电压的比较所输出的电平来控制 报警电路和控制电路VCC与地间串联的电阻为温度设置电阻通过 从中取得电压获得温度比较点3. 2. 2电路仿真VDD5VR12 450QR13 450Q450QR2 R€8200 <600040C <50CR231W—1G0Q，0CRS<3«0Q J, <60C <7i15%10 15R1 450QR11 450Q“5 §45003. 2. 3元器件的选择450 Q控压电阻8个，820 Q电阻一个，600 Q电阻一个，380 Q电 阻一个，160Q电阻一个，四个等差220Q的电阻。
UA741CN运算放大器1个SN74LS08其内连接4个与门，使用其中1个3.3报警部分单元电路3. 2. 1电路结构及工作原理由一个与门、红绿LED和限流电阻组成由比较部分输出的电平 在与门进行逻辑运算，从而实现报警灯的设计U1为40°C温度比较, 当水温低于40°C,热敏电阻（此设计为可控电阻）上端电压高于设 置电压则输出低电平，通过与门输出低电平后红灯发光U3为70°C 温度比较，当水温高于70°C,热敏电阻上端电压低于设置电压则输 出低电平，通过与门输出低电平后红灯发光当水温高于40°C,低 于70°C则U1和U3都输出高电平，通过与门输出高电平后绿灯发光 由此实现电路报警3. 2. 2电路仿真VDD5VR12 450QR13 450Q4?15 ：450QR16 450QLSSKR2 R6 R3 tfU一820Q ^600Q <380Q <160040C <50C <60C <70C1B%10 1516 €R3 450Q*8<45CQR11 450Q^450Q3. 2. 3元器件的选择红LED灯1个，绿LED灯1个，2个控压电阻450 Q3.4控制部分单元电路3. 4. 1电路结构及工作原理由继电器、加热器（此处用两个LED灯代替）和限流电阻组成。
由比较部分输出的电平控制三极管的通断进而控制继电器的开断，从 而实现对加热器工作状态的控制同上，对U2而言，当水温高于50°C, 热敏电阻上端电压低于设置电压，则输出低电平，三极管Q1断开， H2停止工作；当水温低于50°C,热敏电阻上端电压高于设置电压， 则输出高电平，三极管Q1导通，H2开始工作同理，U4亦是如此3. 4. 2电路仿真vpp~I- 5V. I - VDO -R12 450Q■R13 '450QR16 450Q1<<-:R2315%10 15 16 6•R11 ：450QR2 R6 R9 1-R4-<8200
