课程设计Multisim软件仿真精密双限温度报警仪设计.docx
《课程设计Multisim软件仿真精密双限温度报警仪设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《课程设计Multisim软件仿真精密双限温度报警仪设计.docx（10页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
课程设计Multisim软件仿真精密双限温度报警仪设计
1.电路设计及原理分析
1.1设计任务
通过Multisim软件仿真精密双限温度报警仪设计，在老师点拨我们自学的基础上了解了运放的作用，用了比较器，震荡电路等知识，根据找到的电路图进行仿真，调试电路，明白了温度报警的意义。
1.2技术指标
a.当温度在设定范围内时报警电路不工作；
b.当温度低于下限值或高于上限值时，声光报警；
c.上下限低于报警led用不同颜色；
d.上下限可调；
e.控温精度度
1℃
f.监测范围0.5℃
1.3电路原理图
图表1电路原理图
1.4基本原理
本课设选用热敏电阻作为温度感应元件。
热敏电阻的基本特性是温度特性。
由于热敏电阻是由半导体材料制成的，其中的载流子数目是随温度的升高按指数规律迅速增加的。
载流子数目越多，导电能力越强，其电阻率也就越小，因此热敏电阻的电阻值随着温度的升高将按指数规律迅速减小。
这和金属中自由电子的导电机制恰好相反，金属中的电阻值是随着温度的上升而缓慢增大的。
热敏电阻有正温度系数，临界温度系数与负温度系数之分，本实验所用的为负温度系数的热敏电阻,在较小的温度范围内，其电阻-温度特性曲线是一条指数曲线，可表示为RT=
e
式中，RT为温度为T时的电阻值，
与β为与半导体性能有关的常数，T为热敏电阻的热力学温度。
本课设用的比较器器件是LM324，这是一个带有四个运算放大器的芯片，其管脚如图所示。
我们选择第一组和第二组进行高低温比较。
图1-2LM324示意图
集成运算放大器A1、A2构成单门限比较器，A4构成振荡电路。
电路中的热敏电阻Rt与RV3串联，分压值为Va，分别加在运放A1、A2同相端与反相端上，与上、下限设置温度RV1、RV2的分压比较，当Va介于上限、下限电压值之间时，A1、A2均输出高电平，D2、D3反偏截止均不亮；当Va大于RV1的分压时，A2输出低电平，D3发光。
当Va大于RV2的分压时，A1输出低电平，D2发光。
任何一个发光二极管导通时A4所在电路即产生振荡，驱动喇叭发出报警声。
调整C3、R8可改变振荡频率。
调节RV1和RV2可分别调整报警的上限和下限。
当电位器上端阻值减小时，报警点下降。
当上端阻值增大时，相应的报警点升高。
调节RV3可以调整比较电压的大小，从而能根据热敏电阻的温度特性与环境变化带来的需求变化进行调整。
其他各电阻起分压作用，以便各电位合适。
该电路可以监测在一定温度下的环境，当高于上限或低于下限时会亮灯并报警，可以很好用于很多温度监测领域。
2.电路模拟与仿真
2.1创建电路模拟图
在Multisim中用电位器代替热敏电阻以便仿真,仿真原理图如图所示.。
.
图表2原理图
2.2元件列表
元件名称
数量
备注
LED-GREEN（绿发光二极管）
1
LED-RED（红发光二极管）
1
LM324（运算放大器）
3
POT-HG（可调电阻）
4
2K两个,5K两个
RES（电阻）
9
CAP（电容）
4
0.1uF
NTSD0WF104（热敏电阻）
1
Speaker（喇叭）
1
0.5W
Battery（直流电源）
1
9V
2.3仿真记录与结果分析
一开始时R7处于中间位置（温度正常），红绿两灯都不亮，喇叭没有声音发出。
图表3两灯都不亮
图表4示波器无输出
调节R7至右端某位置（温度上升），红灯亮，绿灯不亮，喇叭发出声音。
图表5红灯亮绿灯不亮
图表6示波器有波出现
调节R7至左端某位置（温度上升），红灯亮，绿灯不亮，喇叭发出声音。
图表7绿灯亮红灯不亮
图表8示波器有波出现
3.实际电路的安装调试
3.1元件参数确定
由于对Multisim系统仿真软件不熟悉，电路基本设计出来后，在计算机上实现仿真花费了大量时间。
对元器件的取值应严格按照设计的电路及实际情况来确定，以减少在硬件操作时的麻烦。
3.2电路板布线设计
焊接前对万用电路板进行了电路设计，以整洁美观为原则。
对布线，元件的放置都标明明确位置。
3.3焊接
严格按照原理图所示连接电路图，LM324的4脚接电源正极，11脚接地（电源负极）。
焊接时应注意以下几个方面：
（一）发光二极管的极性不能搞混，脚长的一端为正极，另一端为负极。
或使用万用表测量。
（二）LM324不能直耳机接口的极性已标出，注意不能反接。
（三）接焊接在电路板上，那样的话既不容易调试，还容易烧坏片子，应焊接8脚的集成电路管座，在焊接完成后将LM324插于管座
3.4分析结果及改进
经过Multisim的仿真,当温度升高时（模拟是用可调电阻RV4阻值下调代替），红灯亮，喇叭发声，说明高温预警成功。
当温度降低时（模拟是用可调电阻RV4阻值的上调代替），绿灯亮，喇叭发声，说明低温预警成功。
当温度始终（模拟是用可调电阻RV4阻值在中间位置处）在范围之内，两灯灯均不亮，喇叭不发声，说明正常温度时成功。
4．心得体会
短短一周的电路课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的理论知识，锻炼了自己的动手实践能力,也培养了我在短时间内完成任务的能力。
在设计过程中，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。
通过这次电路设计，我加深了对电压比较器的理解和知识，最开始接手这个题目的时候，有点茫然和不知所措，而这个设计需要的理论知识我们都已经全部学习完，这让我认识到自己的理论和实际应用的统一和对于器件在实际中的使用还有很大的不足，在做的过程中也提升了我的动手能力，实践能力得到了一定的锻炼，加深了对模拟电路设计方面的兴趣。
从开始的朦胧到后面得到的结果。
我制作前在网上找了一些电路图以后，开始只是盲目的效仿，但是得出的结果都不理想，有的根本就得不出结果，后来慢慢的学会结合自己的理论知识，对电路进行了自己的设计并不断尝试和修改，最终确定电路图。
仿真所用软件为Multisim11.0。
仿真时由于热敏电阻无法在软件中设置温度，用电位器来代替进行仿真。
本课设用的比较器器件是LM324，这是一个带有四个比较器的芯片，本课设用到了其中三个。
开始仿真后调节代替热敏电阻的电位器，可观察到红绿灯的变化情况正常，喇叭输出正常。
仿真成功。
再根据电路图焊接实物。
电路连通后进行调整，使电路能在设定的指标下正常运行。
整个课程设计完成了，通过课程设计，我们对所学的知识有了更深刻地了解，实现了从理论到实践再到理论的几个飞跃，也更加了解到科学知识的重要性,科学是无边界的,自己的知识水平是有限的,要以更饱满的热情突入到学习中。
这次课程设计，严格的说是对Multisim的一次应用，是一次对理论知识应用到实际中的过程，但实验过程并不顺利，对软件功能掌握不足，实验之前对电路工作原理的理解也不透彻，所以实验中有些地方很茫然。
但是，也知道了其带来的方便，可以继续学习。
5.参考文献
康华光，电子技术基础模拟部分（第五版），华中科技大学出版社，2006
谢自美，电子线路设计（第二版），华中科技大学出版社，2000
李哲英，电子技术及其应用基础，高等教育出版社，2003
周政新，电子设计自动化实践与训练（第三版），中国名航出版社，2002
何宝祥，模拟电路及其应用，清华大学出版社，2008
本科生课程设计成绩评定表
姓名
性别
专业、班级
课程设计题目：
课程设计答辩或质疑记录：
成绩评定依据：
最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）
指导教师签字：
年月日
升级会员 