温度检测报警系统2Word格式.docx
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根据设计要求当超过一定的温度时蜂鸣器要以1HZ的频率响，因此我们选了一个周期为1秒的方波振荡器，根据公式我们选R3=1.39M，C=0.33uF.当温度超过设定的温度时，比较器输出低电平，有方波产生，蜂鸣器响，反之不响。
2.5电源
先通过变压器变压，然后通过整流，滤波，问呀，最终我们得到正负12V和5V的电压。
图2-1直流电源电路方框图
第三章信号的采集及报警电路的设计
3.1温度采集检测
图3-1PT100实物图
pt100是铂热电阻，它的阻值会随着温度的变化而改变。
PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。
它的工业原理：
当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成匀速增长的。
PT100分度表
温度/度
阻值/欧姆
100.00
40
115.54
80
130.90
10
103.90
50
119.40
90
134.71
20
107.79
60
123.24
100
138.51
30
111.67
70
127.08
110
149.29
表3-1
方案一：
1.电路图
图3-2方案一原理图
2.参数的选择
由上图可知PT100的在100-200之间变化，而通过PT100的电流不能大于35MA，所以我们选1K的电阻来限流。
3.工作原理和调试方法
（1）、调试方法：
当温度是0摄氏度的时候，调节200欧姆电位器，使从1、2出来的电压差为0，并保持这个阻值不变。
（2）、工作原理：
随着温度升高，pt100的阻值也会随着温度的升高而增大，根据分压原理，从1出来的电势势必会比1处高，形成一定的压差，这样就把温度信号转化了电信号了。
方案二：
1.电路图
图3-3方案二原理图
选取电阻R1为200欧姆，输入的信号为直流电源5伏。
3.工作原理
当外界温度改变的时候，PT100的阻值R也会随着改变，根据U0=-5R/R1可知此时输出的电压也随着温度的变化而发生了变化，这样就把变化的温度转化了可变的电压。
方案的比较和选择
1.方案一
（1）、PT100总会存在一定的误差，理论上0摄氏度的是对应的阻值是100欧姆，而实际上是有误差的，我们在边上加一个可调电阻可以通过调节减少这个误差。
（2）、电路只有电阻组成因此造价便宜。
而且又能很好的实现电路的效果。
2.方案二
（1）、外围电阻的构造简单，直观而且不需要进行任何调试就能实现一定的效果。
（2）、由于运放会因为输出电压过大而工作在非线性区，所以检测温度的范围比较小，同时方案二不能像方案一通过可调电阻去减少误差，所以最后的误差会大于方案一的误差。
（3）、通过比较我们最终选择了方案一。
3.2蜂鸣器驱动模块
1.设计原因
该系统是温度检测报警系统，当温度超过某个温度时，要通过一定去告知人们现在处于超温状态，所以我们通过去驱动蜂鸣器发出报警的声音来告知人们。
2.设计原理
当运放的反相端输入高电平，由于这是个比较器电路因此输出的是就是低电平，这个时候（温度没有超过设定的温度），三极管工作在截止区，蜂鸣器不会响，当反相端输入的是低电平，输出高电平，通过给电容充电，然后放电产生方波，这个时候在半个周期工作在截止，在另外半个周期工作在饱和，从而控制了蜂鸣器以1HZ的频率报警。
3.参数的选择
如上面的仿真电路图1.3，产生的方波，周期接近一秒，根据公式T=2R3Cln（1+R2/R1）,所以我们选择了R1=R2=10K,C=0.33UF,R3=1.39M。
如图1.4蜂鸣器的驱动部分，其中二极管是防止基电极和射极电压过高的，我们选了放大倍数为100倍的三极管9013，电阻选10k都是为让三极管不在截止状态时工作在饱和区。
4.芯片资料
LM324是常见的一种常见的集成运算放大器，它具有14个管脚，其引脚图见图3-2，具体相关介绍见附录2。
图3-4LM324管脚图
实验中的电路如图3-5所示
图3-5蜂鸣器报警电路图
5.报警模块元器件清单
序号
名称
数量
规格
1
电阻
3
10kΩ
2
1MΩ
390KΩ
4
电容
0.33UF
5
运算放大器
LM324
6
三极管
IN9013
7
蜂鸣器
8
二极管
IN4007
6.仿真模块
图3-5仿真
第四章电路及系统调试
4.1组装调试
为了验证实验系统的合理性和可行性,需要对系统进行组装调试。
本次课设五人一组，各尽其能，分了五个模块，有直流电源电路，温度检测放大电路，滤波电路，控制比较电路和蜂鸣器驱动报警电路。
大家一起合作完成了五个模块的组装调试，最后一起进行了整个系统的调试。
调试仪器：
主要用到的是万用表。
1.直流电源的装调
选用一个变压器，一个IN4007桥堆，一个LM7812，一个LM7912，一个LM7805，1个1kΩ电阻，1个发光二极管以及若干电容，接好直流稳压电源电路。
问题用万用表测量从LM7812和LM7912输出的电压值不对。
故障排除误以为LM7812和LM7912是同样的，导致电压值不对。
通过对这两个稳压芯片的拆装，并不断用万用表在一旁测量，然后用万用表测得LM7812和LM7912分别输出12V和－12V，满足要求。
最后，用万用表测量从LM7812输出的电压值约为12V，从LM7805输出的电压值约为5V，从LM7912输出的电压值约为－12V后，就完成了直流电源部分。
2.温度检测放大电路的装调
选用一个PT100，两个1kΩ电阻和一个200Ω电位器组成测量电桥作为温度传感器；
选用一个LM324中的三个集成运放，两个1kΩ、两个390Ω、两个20kΩ电阻和1个10kΩ电位器组成放大电路。
问题组装过程中由于LM324管脚多，易于弄错，有接错管脚的现象发生。
故障排除仔细核对检查各管脚所对应的集运放和输出电路，并用万用表测试其输入和输出电压。
最后，通过改变电位器数值至最大阻值10kΩ，经万用表的测量，放大倍数约为60。
3.滤波电路的装调
选用两个5.1kΩ、一个1kΩ电阻，两个0.33μF电容和一个LM324中的一个集成运放，组成一个二阶低通滤波电路。
滤波电路起到对信号过滤作用，其所用元器件较少且电路连接较为简单，基本上没什么问题。
4.控制比较电路的装调
选用一个510Ω、一个1kΩ电阻，LM324中的两个集成运放，一个10kΩ电位器，一个5.6V稳压管和一个发光二极管，接好比较电路。
这部分电路连接也较为简单。
最后，通过改变放大电路中10kΩ的电位器阻值，并用万用表测得电压跟随器的输出电压在0~5.6V变化；
通过改变与比较器相连接的10kΩ电位器阻值，控制电压值来控制报警温度。
5.驱动报警电路的装调
选用三个10kΩ、一个1MΩ、1个390kΩ电阻，一个0.33μF电容，LM324中的一个集运放，一个IN4007二极管，一个IN9013三极管和一个蜂鸣器，连接好驱动蜂鸣器电路。
问题连接上比较麻烦，管脚易接错。
故障排除通过个管脚接线的标示明朗化，使得各个管脚所对应的连线明确。
由于这是系统的最后一个部分，也可以通过对整个电路的调试来发现其问题所在，同样可以对其它部分加以检验。
4.2总系统调试
在各个部分都连接完成后，进行整个系统的调试工作。
问题1整个系统共地连接时，有一处疏忽使得系统不能正常工作。
故障排除仔细查看电路板并用万用表对各处电压进行校验，发现一处需要接地的地方未接地。
将该处接上地，使得系统工作正常，这处遗漏的接地花费了不少时间发现。
问题2蜂鸣器的声音不够响。
故障排除蜂鸣器顶部的粘有一张贴纸，堵住了发音孔。
揭去顶部贴纸，蜂鸣器发声响亮许多。
图4-1系统电路图
（1）、将PT100放入冰水混合物中，调节电桥中的电位器使U3的电压为0伏，并一直保持R1的阻值不变。
（2）、将PT100放入刚加热完的热水中，保持U4的电压为5.6伏（可调的最大的电压），调节电位器R2使U3的电压为5.6伏。
（3）、我们的温度报警系统是在温度超过60摄氏度的时候报警，因此我们的调试过程是，先将温度加热到60摄氏度，调节电位器R3直至让蜂鸣器发声。
温度（摄氏度）
U1（V）
U2（V）
U3（V）
U4（V）
0
0.45
0
60
0.55
4.4
5.0
100
0.61
5.6
总结
1.通过这次实验我们得出了一下结论：
LM324可以放大信号。
2.在设计的过程中，将系统模块化，更有利于我们去选择电路的参数，更有利我们去分析和调试电路。
3.在设计的过程中我们用了自己的理论知识去分析和计算电路图，虽然将所学的知识运用到现实当中去了，但是我们从这次课设中总结的结论是，理论永远是理论知识，而实际往往和理论的有些偏差，因为我们不可能把实际当中的任何情况都能考虑进去，只有通过不断地去调试，理论与实际结合才能把系统顺利完成。
4.通过这次课程设计过程，我觉得不能什么事都说成是理所应当是这样，我们这次试验中就以为7912和7812是同样的原理，结果导致我们出现了种种问题，浪费了很多的时间。
5.我们对电路和低频这两本书有了更深层次的认识，掌握了如何运用书本的知识去做一个较简单的系统，最终，通过大家努力把温度检测报警系统设计出来了。
6.但是，就实际情况而言，本电路还是其不足之处。
首先，本电路所用的元器件以及整体构思都比较一般，并没有什么先进性。
其次，元器件的精确度也不是很高，比如用LM324放大器，其精确度也是有限的。
再有，自己所设计的放大部分的参数选取不够完美，问题考虑不周，并不是所有温度都能超限报警。
然后，由于所学知识和能力有限，设计的电路还有不完善之处，许多地方仍然需要改进，从而减小误差，增加其实用性。
这个可以当我们所学知识更加充分时去完善它。
展望
本次课设加深了对所学理论知识的理解，使自己得到了锻炼，也同样遇到了许多问题，实验的电路性能不是很完善。
实验中需要将学到的知识熟练应用，做到理论与实际相结合。
而用实际器件搭建电路，培养了我们学生分析问题、解决问题的实践能力。
在做系统调试时，虽然知识运用于实践，但是实际往往和理论有所偏差。
实际中存在着许多客观和人为的因素，比如仪器的精准与否，元器件的实际值等，这些都需要加以考虑，做到理论联系实际，才能有助于实验的成功。
参考文献
[1]华成英.模拟电子技术基本教程.北京:
清华大学出版社,2006
[2]邱关源,罗先觉.电路.5版.北京:
高等教育出版社,2006
[3]邓谦,刘清平,张琦,黄丽贞.电子技术实践2－《低频电子线路》实验指导书.南昌:
南昌航空大学信息工程学院电子实验实践中心（自编）,2010
附1元器件清单：
390kΩ
20kΩ
1kΩ
510Ω
电位器
200Ω
9
1000μF
100μF
11
0.33μF
12
0.1μF
13
14
稳压二极管
5.6V
15
发光二极管
16
17
桥堆
18
稳压芯片
LM7812
19
LM7912
LM7805
21
温度传感器
PT100
22
23
变压器
24
25
万用板
附2部分元件介绍：
1.lm324简介：
LM324系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器。
与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。
该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。
共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。
每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。
两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反；
Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。
LM324的引脚排列见图3-4。
2.参数描述：
运放类型
低功率
放大器数目
4
带宽
1.2MHz
针脚数
工作温度范围
0°
Cto+70°
C
电源电压最大
32V
电源电压最小
3V
型号
324
低偏置电流
最大100nA
输入偏移电压
最大7mV
额定电源电压
+15V
变化斜率
0.5V/μs
3.78系列集成稳压芯片（输出为固定电压值）
3．LM7805、LM7812、LM7912
LM7805LM7812LM7912
附图3-3三种稳压芯片的管脚图
如附图3-3所示分别为三种稳压芯片LM7805、LM7812和LM7912的管脚图。
将稳压芯片正面对着自己，管脚在下，圆孔端在上，左中右分别是123脚。
LM7805输入端接6VDC，输出的是5VDC；
LM7812输入端接12-14VDC，输出的是12VDC；
LM7912输入端接12-14VDC，输出的是-12VDC。
附3整体电路图：
附图3-1直流电源电路
附图3-1温度检测报警电路
附
图3-2直流电源电路
附图3-3
附图3-4
附图3-5设计实物图1
附图3-6设计实物图2
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