溫度監(jiān)測系統(tǒng)設計仿真與實現(xiàn)課程設計

1、<p>　　1.電路設計及原理分析 1.1設計任務</p><p>　　通過Multisim軟件仿真精密雙限溫度報警儀設計，在老師點撥我們自學的基礎上了解了運放的作用，用了比較器，震蕩電路等知識，根據(jù)找到的電路圖進行仿真，調試電路，明白了溫度報警的意義。</p><p><b>　　1.2技術指標</b></p><p>　　a

2、.當溫度在設定范圍內時報警電路不工作；</p><p>　　b.當溫度低于下限值或高于上限值時，聲光報警；</p><p>　　c.上下限低于報警led用不同顏色；</p><p><b>　　d.上下限可調；</b></p><p>　　e.控溫精度度 1℃</p><p>　　f.監(jiān)測范圍

3、0.5℃</p><p><b>　　1.3電路原理圖</b></p><p>　　圖表 1 電路原理圖</p><p>　　1.4基本原理 </p><p>　　本課設選用熱敏電阻作為溫度感應元件。熱敏電阻的基本特性是溫度特性。由于熱敏電阻是由半導體材料制成的，其中的載流子數(shù)目是隨溫度的升高按指數(shù)規(guī)律迅速增加的。

4、載流子數(shù)目越多，導電能力越強，其電阻率也就越小，因此熱敏電阻的電阻值隨著溫度的升高將按指數(shù)規(guī)律迅速減小。這和金屬中自由電子的導電機制恰好相反，金屬中的電阻值是隨著溫度的上升而緩慢增大的。熱敏電阻有正溫度系數(shù)，臨界溫度系數(shù)與負溫度系數(shù)之分，本實驗所用的為負溫度系數(shù)的熱敏電阻,在較小的溫度范圍內，其電阻-溫度特性曲線是一條指數(shù)曲線，可表示為RT=e式中，RT為溫度為T時的電阻值，與β為與半導體性能有關的常數(shù)，T為熱敏電阻的熱力學溫度。

5、 </p><p>　　本課設用的比較器器件是LM324，這是一個帶有四個運算放大器的芯片，其管腳如圖所示。我們選擇第一組和第二組進行高低溫比較。</p><p>　　集成運算放大器A1、A2構成單門限比較器， A4構成振蕩電路。電路中的熱敏電阻Rt與RV3串聯(lián)，分壓值為Va，分別加在運放A1、A2同相端與反相端上，與上、下限設置溫度RV1、RV2的分壓比較，當Va介于上限、下限電壓值之間

6、時，A1、A2均輸出高電平，D2、D3反偏截止均不亮；當Va大于RV1的分壓時，A2輸出低電平，D3發(fā)光 。當Va大于RV2的分壓時，A1輸出低電平，D2發(fā)光 。任何一個發(fā)光二極管導通時A4所在電路即產生振蕩，驅動喇叭發(fā)出報警聲。調整C3、R8可改變振蕩頻率。</p><p>　　調節(jié)RV1和RV2可分別調整報警的上限和下限。當電位器上端阻值減小時，報警點下降。當上端阻值增大時，相應的報警點升高。調節(jié)RV3可以調

7、整比較電壓的大小，從而能根據(jù)熱敏電阻的溫度特性與環(huán)境變化帶來的需求變化進行調整。其他各電阻起分壓作用，以便各電位合適。</p><p>　　該電路可以監(jiān)測在一定溫度下的環(huán)境，當高于上限或低于下限時會亮燈并報警，可以很好用于很多溫度監(jiān)測領域。</p><p><b>　　2.電路模擬與仿真</b></p><p>　　2.1 創(chuàng)建電路模擬圖<

8、;/p><p>　　在Multisim中用電位器代替熱敏電阻以便仿真,仿真原理圖如圖所示.。</p><p><b>　　.</b></p><p><b>　　圖表 2 原理圖</b></p><p><b>　　2.2元件列表</b></p><p>　

9、　2.3 仿真記錄與結果分析</p><p>　　一開始時R7處于中間位置（溫度正常），紅綠兩燈都不亮，喇叭沒有聲音發(fā)出。</p><p>　　圖表 3 兩燈都不亮</p><p>　　圖表 4 示波器無輸出</p><p>　　調節(jié)R7至右端某位置（溫度上升），紅燈亮，綠燈不亮，喇叭發(fā)出聲音。</p><p>　　圖

10、表 5 紅燈亮綠燈不亮</p><p>　　圖表 6 示波器有波出現(xiàn)</p><p>　　調節(jié)R7至左端某位置（溫度上升），紅燈亮，綠燈不亮，喇叭發(fā)出聲音。</p><p>　　圖表 7 綠燈亮紅燈不亮</p><p>　　圖表 8 示波器有波出現(xiàn)</p><p>　　3.實際電路的安裝調試 </p>&

11、lt;p>　　3.1 元件參數(shù)確定</p><p>　　由于對Multisim系統(tǒng)仿真軟件不熟悉，電路基本設計出來后，在計算機上實現(xiàn)仿真花費了大量時間。對元器件的取值應嚴格按照設計的電路及實際情況來確定，以減少在硬件操作時的麻煩。 </p><p>　　3.2 電路板布線設計</p><p>　　焊接前對萬用電路板進行了電路設計，以整潔美觀為原則。對布線，

12、元件的放置都標明明確位置。</p><p><b>　　3.3 焊接</b></p><p>　　嚴格按照原理圖所示連接電路圖，LM324的4腳接電源正極，11腳接地（電源負極）。</p><p>　　焊接時應注意以下幾個方面：</p><p>　　(一)發(fā)光二極管的極性不能搞混，腳長的一端為正極，另一端為負極?；蚴褂萌f

13、用表測量。</p><p>　　(二)LM324不能直耳機接口的極性已標出，注意不能反接。</p><p>　　(三)接焊接在電路板上，那樣的話既不容易調試，還容易燒壞片子，應焊接8腳的集成電路管座，在焊接完成后將LM324插于管座</p><p>　　3.4分析結果及改進</p><p>　　經過Multisim的仿真,當溫度升高時(模擬是

14、用可調電阻RV4阻值下調代替)，紅燈亮，喇叭發(fā)聲，說明高溫預警成功。當溫度降低時（模擬是用可調電阻RV4阻值的上調代替），綠燈亮，喇叭發(fā)聲，說明低溫預警成功。當溫度始終（模擬是用可調電阻RV4阻值在中間位置處）在范圍之內，兩燈燈均不亮，喇叭不發(fā)聲，說明正常溫度時成功。</p><p><b>　　4．心得體會</b></p><p>　　短短一周的電路課程設計結束了，

15、在這次的課程設計中不僅檢驗了我所學習的理論知識，鍛煉了自己的動手實踐能力,也培養(yǎng)了我在短時間內完成任務的能力。在設計過程中，和同學們相互探討，相互學習，相互監(jiān)督。</p><p>　　通過這次電路設計，我加深了對電壓比較器的理解和知識，最開始接手這個題目的時候，有點茫然和不知所措，而這個設計需要的理論知識我們都已經全部學習完，這讓我認識到自己的理論和實際應用的統(tǒng)一和對于器件在實際中的使用還有很大的不足，在做的過程

16、中也提升了我的動手能力，實踐能力得到了一定的鍛煉，加深了對模擬電路設計方面的興趣。從開始的朦朧到后面得到的結果。</p><p>　　我制作前在網(wǎng)上找了一些電路圖以后，開始只是盲目的效仿，但是得出的結果都不理想，有的根本就得不出結果，后來慢慢的學會結合自己的理論知識，對電路進行了自己的設計并不斷嘗試和修改，最終確定電路圖。仿真所用軟件為Multisim11.0。仿真時由于熱敏電阻無法在軟件中設置溫度，用電位器來代

17、替進行仿真。本課設用的比較器器件是LM324，這是一個帶有四個比較器的芯片，本課設用到了其中三個。開始仿真后調節(jié)代替熱敏電阻的電位器，可觀察到紅綠燈的變化情況正常，喇叭輸出正常。仿真成功。再根據(jù)電路圖焊接實物。電路連通后進行調整，使電路能在設定的指標下正常運行。整個課程設計完成了，通過課程設計，我們對所學的知識有了更深刻地了解，實現(xiàn)了從理論到實踐再到理論的幾個飛躍，也更加了解到科學知識的重要性,科學是無邊界的,自己的知識水平是有限的,要

18、以更飽滿的熱情突入到學習中。</p><p>　　這次課程設計，嚴格的說是對Multisim的一次應用，是一次對理論知識應用到實際中的過程，但實驗過程并不順利，對軟件功能掌握不足，實驗之前對電路工作原理的理解也不透徹，所以實驗中有些地方很茫然。但是，也知道了其帶來的方便，可以繼續(xù)學習。</p><p><b>　　5.參考文獻</b></p><p

19、>　　康華光，電子技術基礎 模擬部分（第五版），華中科技大學出版社，2006</p><p>　　謝自美，電子線路設計（第二版），華中科技大學出版社，2000</p><p>　　李哲英，電子技術及其應用基礎，高等教育出版社，2003</p><p>　　周政新，電子設計自動化實踐與訓練（第三版），中國名航出版社，2002</p><p&g