电子与信息工程学院电子信息系统综合设计报告设计题目铂电阻温度检测报警电路组员孙树专业电子信息科学与技术班级 123621 指导教师方明2015年5月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四个模块，由四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§3.1温度采集检测图 3-1 PT100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/欧姆温度/度阻值/欧姆温度/度阻值/欧姆0 100.00 40 115.54 80 130.9010 103.90 50 119.40 90 134.7120 107.79 60 123.24 100 138.5130 111.67 70 127.08 110 149.29表3-1方案一：1.电路图原理图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。
由于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。
§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（温度未超过设定的温度），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。
下图为蜂鸣器的驱动部分，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。
后因9013三极管丢失，我们选用同为NPN的8050三极管来替换，驱动性能很好。
如下图所示为报警电路实测方波波形，周期接近1S,与理论计算相差不大，可行。
实测波形仿真波形第四章电路及系统调试4.1 组装调试1.直流电源的装调鉴于直流电源部分是从220V高压转换过来，电路装调有一定危险性，以及考虑到器件的重复利用率不高，故直接使用直流稳压电源来调试。
电源如下首先通过中间两个按键设置为串联跟踪模式，之后如图接线，注意将右路的负极连接至左路的正极后，还需将5V的GND和其连接，以使其全部共地。
调节主电源电压调节旋钮至12V即可，则左路负极为-12V,右路正极为12V。
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。
与理论计算相差不大，故电路可行。
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8050三极管和一个蜂鸣器，连接好驱动蜂鸣器电路。
注意三极管引脚，拱形朝外，从右往左分别是e,b,c.4.2 总系统调试（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（℃）U1(V) U2(V) U3(V) U4(V)0 0.45 0.45 0 060 0.45 0.55 4.4 5.0100 0.45 0.61 5.6 5.6参考文献[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]康华光.电子技术基础模拟部分. 北京:高等教育出版社,2006[3]邱关源,罗先觉.电路.5版. 北京:高等教育出版社,2006[4]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 发光二极管红色 216 三极管IN9013 117 温度传感器PT100 118 运算放大器LM324 219 蜂鸣器 120 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/μs 附3整体电路图：附3设计实物图：实物正面图实物背面图。