《温度测量数显控制仪的设计与实现3》.docVIP

电子电路实验设计总结报告 院系：********** 班级：***** 学号：********** 姓名：*** 指导教师：****** 日期：******* 目录 1.方案论证 4 1.1设计题目及要求 4 2、系统概述与方案分析 4 2.1设计方案及比较 4 2.2工作原理 5 3、模块电路设计与分析 5 3.1温度采集及电阻电压转换模块 5 3.2控制模块 6 3.3 A/D转换器 7 3.4显示模块 8 3.5声光报警及风扇启动模块 9 4、装调测试过程 9 4.1安装过程及对安装过程中出现的问题进行解决 9 4.2测试数据及调试过程 10 4.3将仪器测量温度的范围改为-40～50℃，重新设计 10 5、实验结果分析 11 5.1实验结果分析 11 5.2系统评估、遇到的问题和解决方法 11 5.3实验心得 11 附录一、整体电路 12 附录二：元件清单 13 附录三：参考文献 13 摘 要：温度测控是日常生活和工程领域经常需要解决的问题，在冷库、制冷设备、粮食储备等精度要求不特别高的场合，经常采用铂电阻来实现温度的采集与控制调节。本系统采用Pt100做为传感元件进行温度检测，由运放将电阻变化转换为电压的变化，同时利用电位器作为控制电压输入，最终通过ICL7107显示控制与测量的温度。本系统具有控制方式简单，通过按键即可进行测量温度与控制温度的切换的优点。同时，实现了超过控制温度进行声光报警和启动风扇降温措施两种动作，对于测量温度精度不太高的场所完全满足实用需求。 关键词：温度测量；Pt100； 1、方案论证 1.1、设计题目及要求 1、设计题目： 温度测量数显控制仪的设计实现 2、设计任务与要求： 总体要求： 设计一个可在一定温度范围内进行温度测量与控制的温度测量数显控制仪 具体要求： 1、测量温度的范围为-50～200℃ 2、能够对温度进行数字显示（可显示温度测量值和设定温度值两种） 3、实现测量误差为±1℃ 4、当温度超过某一温度上限值时（如30℃）能声光报警，并启动小风扇降温 5、将仪器测量温度的范围改为-40～50℃，重新设计 2、系统概述与方案分析 2.1、设计方案及比较 方案一：利用STC89C51作为主控制器进行系统设计。该方案由以下几个模块组成：温度采集模块、电阻电压转换模块、控制模块、MCU STC89C51最小系统模块、显示模块、声光报警及风扇启动模块。STC89C51自带AD可以直接进行电压采集，将控制温度与检测温度采集到单片机内，在数码管显示部分可利用动态扫描显示。声光报警与风扇启动可通过程序设定。 该方案的功能模块图如下： 优点：电路简单，控制灵活，精度高 缺点：需要进行程序编写，经济性差，显示模块需要外加驱动电路 方案二：该方案中电路可由温度采集、电阻/电压转换器、A/D转换器、控制电路和显示电路组成。温度采集传感器采用热敏类电阻铂 Pt100，A/D转换器用ICL7107（双电源±5V供电,适合驱动发光二极管显示），采用共阳极数码管显示。 该方案功能模块图如下： 优点：电路简单，不需要程序的编写，调试简单 缺点：精度较差，稳定性较差 经过比较，由于方案二容易实现，不需要编程，只需硬件部分即可，同时由于实验室提供器件限制，选择方案二。 2.2、工作原理 铂Pt100作为温度传感元件，随着温度的增加阻值变大，并且近似为线性关系，利用这种近似关系可组成温度测量电路。经过放大电路可以将微弱阻值的变化转换为变化明显的电压的变化,通过A/D转换器ICL7107进行电压采集后显示，ICL7107能直接驱动共阳极LED数码管，不需要另加驱动器件。在控制电路中采用变阻器分压来设置控制温度，也是用ICL7107进行采集电压并显示。温度测量与控制是通过开关的切换来实现的。在声光报警与风扇启动电路中，通过电压比较器将测量电压与设置电压进行比较，当测量电压高于设置电压后比较器输出低电平使声光报警与风扇启动电路进入工作状态。 模块电路设计与分析 3.1、温度采集及电阻电压转换模块 Pt100在-50℃~200℃内电压范围变化为80.31?~175.84?，其电阻与温度的关系如表1所示，线性度由曲线图可以看出Pt100有较好的线性度，电阻的变化可以较准确的反映出温度的变化。 温度℃ -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 175 200 电阻 80.31 90.19 100 109.73 119.4 128.98 138.5 147.94 157.31 166.61 175.84 图1.温度——电阻变化曲线 运放采用正向比例放大电路（与反向比例放大电路相比具有输入阻抗大的优点），运放正极端输入为0.3V， Uo=(1+Rpt100/R7) ×Uin+ 采用电