溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真與實(shí)現(xiàn)課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　1.電路設(shè)計(jì)及原理分析 1.1設(shè)計(jì)任務(wù)</p><p>　　通過Multisim軟件仿真精密雙限溫度報(bào)警儀設(shè)計(jì)，在老師點(diǎn)撥我們自學(xué)的基礎(chǔ)上了解了運(yùn)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(jìn)行仿真，調(diào)試電路，明白了溫度報(bào)警的意義。</p><p><b>　　1.2技術(shù)指標(biāo)</b></p><p>　　a

2、.當(dāng)溫度在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)報(bào)警電路不工作；</p><p>　　b.當(dāng)溫度低于下限值或高于上限值時(shí)，聲光報(bào)警；</p><p>　　c.上下限低于報(bào)警led用不同顏色；</p><p><b>　　d.上下限可調(diào)；</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(shè)選用熱敏電阻作為溫度感應(yīng)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(dǎo)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(dǎo)電能力越強(qiáng)，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(dǎo)電機(jī)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(fù)溫度系數(shù)之分，本實(shí)驗(yàn)所用的為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻,在較小的溫度范圍內(nèi)，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(shí)的電阻值，與β為與半導(dǎo)體性能有關(guān)的常數(shù)，T為熱敏電阻的熱力學(xué)溫度。

5、 </p><p>　　本課設(shè)用的比較器器件是LM324，這是一個(gè)帶有四個(gè)運(yùn)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(jìn)行高低溫比較。</p><p>　　集成運(yùn)算放大器A1、A2構(gòu)成單門限比較器， A4構(gòu)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(yùn)放A1、A2同相端與反相端上，與上、下限設(shè)置溫度RV1、RV2的分壓比較，當(dāng)Va介于上限、下限電壓值之間

6、時(shí)，A1、A2均輸出高電平，D2、D3反偏截止均不亮；當(dāng)Va大于RV1的分壓時(shí)，A2輸出低電平，D3發(fā)光 。當(dāng)Va大于RV2的分壓時(shí)，A1輸出低電平，D2發(fā)光 。任何一個(gè)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)A4所在電路即產(chǎn)生振蕩，驅(qū)動(dòng)喇叭發(fā)出報(bào)警聲。調(diào)整C3、R8可改變振蕩頻率。</p><p>　　調(diào)節(jié)RV1和RV2可分別調(diào)整報(bào)警的上限和下限。當(dāng)電位器上端阻值減小時(shí)，報(bào)警點(diǎn)下降。當(dāng)上端阻值增大時(shí)，相應(yīng)的報(bào)警點(diǎn)升高。調(diào)節(jié)RV3可以調(diào)

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(jìn)行調(diào)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(dāng)高于上限或低于下限時(shí)會亮燈并報(bào)警，可以很好用于很多溫度監(jiān)測領(lǐng)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(jié)果分析</p><p>　　一開始時(shí)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(diào)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(diào)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(shí)際電路的安裝調(diào)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(shè)計(jì)出來后，在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)仿真花費(fèi)了大量時(shí)間。對元器件的取值應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的電路及實(shí)際情況來確定，以減少在硬件操作時(shí)的麻煩。 </p><p>　　3.2 電路板布線設(shè)計(jì)</p><p>　　焊接前對萬用電路板進(jìn)行了電路設(shè)計(jì)，以整潔美觀為原則。對布線，

12、元件的放置都標(biāo)明明確位置。</p><p><b>　　3.3 焊接</b></p><p>　　嚴(yán)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(fù)極）。</p><p>　　焊接時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)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(fù)極?；蚴褂萌f

13、用表測量。</p><p>　　(二)LM324不能直耳機(jī)接口的極性已標(biāo)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(diào)試，還容易燒壞片子，應(yīng)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(jié)果及改進(jìn)</p><p>　　經(jīng)過Multisim的仿真,當(dāng)溫度升高時(shí)(模擬是

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

15、在這次的課程設(shè)計(jì)中不僅檢驗(yàn)了我所學(xué)習(xí)的理論知識，鍛煉了自己的動(dòng)手實(shí)踐能力,也培養(yǎng)了我在短時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)的能力。在設(shè)計(jì)過程中，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。</p><p>　　通過這次電路設(shè)計(jì)，我加深了對電壓比較器的理解和知識，最開始接手這個(gè)題目的時(shí)候，有點(diǎn)茫然和不知所措，而這個(gè)設(shè)計(jì)需要的理論知識我們都已經(jīng)全部學(xué)習(xí)完，這讓我認(rèn)識到自己的理論和實(shí)際應(yīng)用的統(tǒng)一和對于器件在實(shí)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(dòng)手能力，實(shí)踐能力得到了一定的鍛煉，加深了對模擬電路設(shè)計(jì)方面的興趣。從開始的朦朧到后面得到的結(jié)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(jié)果都不理想，有的根本就得不出結(jié)果，后來慢慢的學(xué)會結(jié)合自己的理論知識，對電路進(jìn)行了自己的設(shè)計(jì)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(shí)由于熱敏電阻無法在軟件中設(shè)置溫度，用電位器來代

17、替進(jìn)行仿真。本課設(shè)用的比較器器件是LM324，這是一個(gè)帶有四個(gè)比較器的芯片，本課設(shè)用到了其中三個(gè)。開始仿真后調(diào)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(shí)物。電路連通后進(jìn)行調(diào)整，使電路能在設(shè)定的指標(biāo)下正常運(yùn)行。整個(gè)課程設(shè)計(jì)完成了，通過課程設(shè)計(jì)，我們對所學(xué)的知識有了更深刻地了解，實(shí)現(xiàn)了從理論到實(shí)踐再到理論的幾個(gè)飛躍，也更加了解到科學(xué)知識的重要性,科學(xué)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(xué)習(xí)中。</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)，嚴(yán)格的說是對Multisim的一次應(yīng)用，是一次對理論知識應(yīng)用到實(shí)際中的過程，但實(shí)驗(yàn)過程并不順利，對軟件功能掌握不足，實(shí)驗(yàn)之前對電路工作原理的理解也不透徹，所以實(shí)驗(yàn)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(xué)習(xí)。</p><p><b>　　5.參考文獻(xiàn)</b></p><p

19、>　　康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ) 模擬部分（第五版），華中科技大學(xué)出版社，2006</p><p>　　謝自美，電子線路設(shè)計(jì)（第二版），華中科技大學(xué)出版社，2000</p><p>　　李哲英，電子技術(shù)及其應(yīng)用基礎(chǔ)，高等教育出版社，2003</p><p>　　周政新，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化實(shí)踐與訓(xùn)練（第三版），中國名航出版社，2002</p><p&g