题目: 温度超限报警装置
班级：测控0803
学生姓名：雷晓伟(36)
设计时间：2010.11.22—2010.12.3
一．功能要求：
(1) 当温度高于80℃时，红灯亮，蜂鸣器响以示报警。

(2) 当温度低于30℃时，绿灯亮，以示报警。

二．方案论证:
2.1系统设计原理：
测温电路比较放大器报警电路
辅助电源
2.2主要元器件原理及其选择：
测温电路由敏感元件、转换元件和测量电路构成，辅助电源选用直流电源。

敏感元件:负温度系数热敏电阻。

转换元件：负温度系数热敏电阻将温度转换成电量。

辅助电源：5V直流稳压电源。

芯片LM324的原理及引脚图如下：
Vi+
Vo
新运算放大器符号
常见的热敏电阻及其工作原理如下：
当温度变化时，热敏电阻阻值也随之变化，由（R t =(1+＆)R 0，U 0=[U i /(R t +R 1) ]*
R 1），可求出输出电压值U 0 。

常见热敏电阻如图示
三极管工作电路如图： NPN 型三极管高电平导通；
Q R1
R2
R3
C2
C1
输出端
输出
输入端
放大电路共射放大电路
检基放大电路
检集放大电路
型
型
三. 系统硬件电路设计 ：
（提供protel 电路图，同时配以说明文字。

）可选
四．系统的软件仿真：
1）测量电路
仿真时热敏电阻用滑动变阻器替代，如图，改变滑动变阻器的阻值相当于环境温度的变化，滑动变阻器的阻值变化时，其相对于电源的分压产生变化，将其对应的分压U 0分别输入两个比较器中。

2）比较电路
对比较器U1A 正端接输入电压U 0 ，负端接80℃时对应电压U 1，当U 1 ＞ U 0 时，输出低电平，反之输出高电平；对比较器U 4A 负端接输电压U 0 ，正端接30℃时电压U 2，当U 2 ＞ U 0 时，输出低电平，反之输出高电平。

测量电路和比较电路的Proteus 仿真图如下:
3） 报警电路
对三极管，输出高电平时导通，报警电路工作，输出低电平时截止，报警电路不工作。

即温度高于80℃时红灯亮，蜂鸣器响报警；温度介于30℃和80℃ 之间时，两灯均不亮，蜂鸣器不响；当温度低于30℃时，绿灯亮报警. Proteus 仿真图如下:
五.系统调试
在这次课程设计中，我们对传感器的原理以及应用有了更深刻的了解，以前在学习这块知识的时候，学的不太扎实，导致刚开始设计时有点丈二的和尚摸不着头脑，最后通过上网查有关资料、翻阅有关书籍，先大致了解了热敏电阻的特性及工作原理，然后根据有关资料我们大致设计了电路，刚开始设计的电路在仿真时有错误，我们对分压电阻、保护电阻的阻值进行一系列尝试性的赋值，然而仿真结果还是不对，最后我们试着对在仿真时用来代替热敏电阻的滑动变阻器的阻值同样进行尝试性的赋值，在我们将阻值变为9k时，仿真结果符合设计要求。

但是在老师发下器件时，我们的仿真又不行了，因为老师给的热敏电阻在常温下测量时只有5欧姆，而我们仿真时设置的是9千欧姆，最后经过考虑计算，我们将代替热敏电阻的滑动变阻器的阻值定为100欧姆，将滑阻下面的分压电阻也设为100欧姆进行仿真，这样经过修改后仿真成功。

仿真成功后，我们先在面包板上连接电路，刚开始电路连好后，接上电源，红、绿灯同时亮，查看电路，并没有发现错误，没办法，重新连接了一下电路，连好后，在面包板上实现了所有功能。

（由于老师给的电阻限制，我们在面包板上连接时将80℃对应的1.669千欧的电阻变为1.3千欧，将30℃对应的8.313千欧的电阻变为10千欧，将报警电路的保护电阻由180欧变为200欧）在面包板上实现功能后，我们就开始在PCB板上焊接元件，板子焊好后，接上电源，和在面包板上连接的问题一样，红、绿灯同时亮，检查一下板子，原来是LM324芯片没有接地。

LM324接上地以后，所有的功能也就相应的实现。

总之，在调试的过程中没有什么太大的问题，都是因为粗心大意造成的。

经过修改后就没有问题了。

六．系统测试与性能分析：
5.1系统测试
我们先让热敏电阻在常温下工作，即低于30℃下工作，绿灯亮；接着我们把热敏电阻贴在正加温的杯子外面，是热敏电阻的温度高于80℃，红灯亮，蜂鸣器响。

5.2性能分析
由于热敏电阻的对外温度变化感应不太灵敏以及延迟效应，板子反应不
是很灵敏。

温度改变后，要过一小会儿，指示灯才亮。

七.设计心得：
同一组中各成员分别添加自己心得。

避免空话套话，说主要问题。

1.张敏娟:
说实话，刚开始拿到题目是，我的心里没有一点底，因为传感器这门课我学的不好，对热敏电阻的工作原理基本上可以说是一窍不通，后来翻书查资料才渐渐了解热敏电阻的工作特性。

电路大致设计好后，仿真时出现了问题，出现问题我们几个人一起商量，最后经过几个人的共同努力，所有的问题都迎刃而解了。

现在回过头来想以下，其实这次的课程设计并不是很难，弄懂原理设计电路就很容易了，调试的过程中也没有很大的问题，都是一些由于粗心造成的。

检查连接号后就没有问题了。

这次课程设计让我进一步地认识到自身的不足，对传感器的应用有了更深的认识。

总之，这次课程设计我受益匪浅！
2.雷晓伟:
本来应该做农田灌溉的,谁知稀里糊涂的被分到了这一组,对于热敏电阻有一些了解但不是很深,刚开始以为要用单片机做,因为自己以前自学过单片机，还是比较了解的，但后来知道是做关于传感器方面的课程设计，所以一开始也不知从何下手。

经过在图书馆查资料，了解了其原理，开始时候仿真挺快的，热敏电阻用滑动变阻器代替，可是每次要红灯亮时，滑动变阻器必须为零才能实现，后来发现，是滑动变组器选型不对，变化幅度太大。

换了以后就好了，然后就是面包板实现，第一次出了些问题，想着挺简单，就没好好布线，所以出了问题不知从何下手，没办法，只能乖乖的重新布线，然后就好了。

再往后基本上没出问题，很顺利的解决了。

对于此次课程设计，感触良多，第一加强了我对于电子器件的了解，以前学的都是理论知识，只有真正用的时候才知道，动手的重要性。

希望自己以后加强这方面的学习和实践。