温度检测报警电路设计及实现第一章设计要求§1.1课程设计要求1、设计任务和要求①检测温度范围为0º~100 º，采用箔电阻、精密电阻及电位器组成测量电桥作为温度传感器；②可设定报警温度上限值0º~100 º，我们选的是超过60摄氏度的时候报警；③当检测温度超过设定上限值时，发出蜂鸣器报警声，要求报警声喃喃间断发声，频率约1Hz；2、任务分配：将该温度检测系统分为五个模块，由五个人分别完成一个独立模块。

第二章系统组成及工作原理§2.1温度采集和放大首先，通过温度传感器(PT100,I<35MA)将温度模拟信号转化成一定的电信号，由于这个信号是一个相对较小和变化相对缓慢的信号，此时就需要一个对该信号放大的电路，考虑到有一定的干扰信号，而又要避免对干扰信号的放大，所以我们将采取差分放大电路，通过理伦计算当温度100的时候，对应的电信号最大，约等于0.15，所以我们的差分放大倍数在30-100内可调节。

§2.2 信号的过滤信号采集和放大处理好了，我们知道任何一个信号的采集都会夹杂着一些干扰信号，所以这个时候要对这个信号进行过滤了，而我们需要的信号是一个变化很缓慢的信号，所以我们选择2阶低通滤波器，上限频率约为100HZ，根据fh=1/2piRC，于是我们取R=5.1k，C=0.33uF.§2.3信号的控制如图所示我们用到的是最普通的比较器，通过设定相应的阈值（0-5.6V可调），然后与采集到的信号做比较，当大于设置的信号时输出低电平，当小于设置的信号输出高电平。

其中跟随器是输出电压稳定，增加带负载的能力。

§2.4蜂鸣器的驱动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。

第三章信号的采集及报警电路的设计方案一：1.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2.参数的选择选取电阻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3-4 LM324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 10kΩ2 电阻 1 1MΩ3 电阻 1 390KΩ4 电容 1 0.33UF5 运算放大器 1 LM3246 三极管 1 IN90137 蜂鸣器 18 二极管 1 IN40076.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:温度转换电路两个1K电阻，两个电位器，组成分压电路，首先调到两边电压相等，让后改变一边电位器阻值，使产生电压差，来代替温度变化。

使温度变化转换成电信号。

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。

图4-1系统电路图实验现象：当从R1和R2出来的电压相同时，此时无电压差，等效于无温度变化。

此时运放输入电压小于稳压电压，运放反向输出高电平，使二极管正向导通，二极管亮。

三极管工作在截止区，蜂鸣器不会响。

反之改变电位器2，使从R1和R2出来处产生压差，此时运放负端输入电压大于稳压电压，经反向输出低电平，二极管不亮，三极管正常工作，电容充放电，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。

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：序号名称规格数量1 电阻1MΩ 12 电阻390kΩ 13 电阻20kΩ 24 电阻10kΩ 45 电阻1kΩ 66 电阻510Ω 17 电位器10kΩ 28 电位器200Ω 19 电容1000μF 210 电容100μF 211 电容0.33μF 512 电容0.1μF 113 二极管IN4007 114 稳压二极管 5.6V 115 发光二极管 216 三极管IN9013 117 桥堆IN4007 118 稳压芯片LM7812 119 稳压芯片LM7912 120 稳压芯片LM7805 121 温度传感器PT100 122 运算放大器LM324 223 变压器 124 蜂鸣器 125 万用板 2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14 工作温度范围0°C to +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/μs3.78系列集成稳压芯片（输出为固定电压值）附3整体电路图：附图3-1 直流电源电路附图3-1 温度检测报警电路电路板焊接：班级：12信本学号：123621069123621063123121024123621070姓名：左孝念刘玉佩杨仙李盼。