温度上下限报警系统设计.doc

西安郵電大學测控基础实验课程设计报告书系部名称：自动化学院学生姓名：专业名称：测控技术与仪器班 级：1001时间：2012年 6月4日 至 2012 年6月15日 温度上下限报警系统设计一、设计要求：（1）温度高于80摄氏度时，红灯亮并发出鸣叫声。（2）温度低于30摄氏度时，绿灯亮。（3）在30摄氏度到80摄氏度之间，两个灯都不亮。二、设计方案分析1、方案设计：系统电路设计思路：通过温度的改变来影响热敏电阻阻值的变化从而控制电桥电压，通过op07对基准电压与电桥分压电阻两端电压的比较，来控制三极管是否导通，进而控制LED灯的发光与否。框图：热敏电阻阻值变化导致电压变化LED小灯是否发光三极管是否导通比较器比较电压器件的选择：热敏电阻101（一个）、op07（两个）、三极管9013（两个）、LED灯（红绿灯各一个）、蜂鸣器（一个）、电位器（两个）、电阻若干、导线若干。2、背景知识介绍：9013结构：NPN集电极-发射极电压 25V集电极-基极电压 45V射极-基极电压 5V集电极最大电流 0.5A耗散额定功率 0.625W工作温度 -55150特怔频率 最小 150MHZ放大倍数：D64-91 E78-112 F96-135 G122-166 H144-220 I190-3000P07结构：0P07，双列直插8脚。 OP07是高精度低失调电压的精密运放集成电路，用于微弱信号的放大。如果使用双电源，能达到最好的放大效果。它的第三管脚接输入正极，第二管脚接输入的负极，第七管脚接电源正极，第四管脚接地。第六管脚输出。超低偏移：150uV最大低输入偏置电流：1.8nA低失调电压漂移：0.5uV/3、 电路仿真:1.温度高于八十摄氏度时：2. 温度在三十到八十摄氏度之间时：3. 温度低于三十摄氏度时：4、 硬件设计：本实验采用双路比较，中间为两个电桥，左电桥由左边的滑动变阻器（左上角小方块）和热敏电阻（左上角小圆块）及两个阻值为470的电阻（左下角）构成；右电桥由中间的滑动变阻器（中间上方小方块）和热敏电阻及两个阻值为470的电阻构成。两个电桥分别是用来为op07（中间两个小方块）输入比较电压。左边红线为输入电压正极，黑线为接地。右下角的LED灯（圆锥体小块）及蜂鸣器（右下角黑色小圆形块）输出比较结果：当温度低于30时，左边op07打开，绿色LED灯正上方的9013三极管导通，绿LED灯发光；当温度高于80时，右边的op07打开，红色LED灯上方的9013三极管导通，红LED灯发光且右下角的蜂鸣器柱鸣响。当温度在3080之间，两个op07全部关闭，两个三极管全部截至，LED灯不发光，蜂鸣器不响。5、 测试数据及设计结果：电压（V）R1 R3电阻（）R5R6测试结果 4.24 4.81 测量结果 84 18计算结果 4.242 4.815计算结果 83.3 17.9v 热敏电阻阻值计算公式： RT=R * EXP B *( 1/ T1 - 1/ T2 ) 其中，RT是温度为T1时的电阻，R是温度为T2时的电阻。B为热敏电阻的重要参数，是由热敏电阻内部材料决定的。本实验采用的是热敏电阻NTC101，为负温度系数： B=3296 1.3K/ T1,T2采用的是绝对零度计算，即采用单位为开尔文。 T= （t + 273.15 ）Kl 在电阻R2两端的电压低于4.24V时，即温度低于30，热敏电阻R4阻值高于84 时，绿色LED灯发光。 l 在电阻R2两端电压在4.244.81V之间时，即温度在3080之间，热敏电阻R4阻值在1884 之间时，红绿LED灯都不发光。l 在电阻R2两端电压高于4.81V时，即温度高于80，热敏电阻R4阻值低于18 时，红色LED灯发光，并且蜂鸣器鸣响。 六、调试中出现的错误及解决方法：在调试过程中，对电阻阻值的校验以及对电阻的更换；电路板连接过程中对电源正负极连接出现错误，在测试时电路一直处于短路状态，用万用表对电路进行了认真的测量，对问题进行了解决。在测量过程中，对电路中存在的各种问题进行了分析，对以后电路中各种问题的更正起到了很大的作用。在连接电路起初，将电路中的R5和R6连接成定值电阻，发现在通电之后红绿LED灯不能准确的在80和30的时候发光，又很难调节。于是将定值电阻换为滑动变阻器，将滑动变阻器的阻值分别调为热敏电阻30和80时的阻值，问题便得到了解决。 在调试过程中，红色LED灯一直不发光，对其进行了与绿色LED灯串并联的测试，发现红色LED灯无论是与绿色LED灯串联还是并联都不会发光，便可知红色LED灯