温度报警器设计

1、 温度报警器设计报告 一、设计任务与要求： （1）温度报警器方案设计 温度01001可测,小于10或大于30报警（LED亮） 将被测温度（0100 ）转换为电压值； 小于10或大于30声、光报警（LED亮）； 可采用箔电阻组成测量电桥； 二、设计过程： 1设计思路 设计中首先利用基于热电偶效应的温度传感器LM35采集温度后，转变为相应的电压值，再经过运算放大器LM358，将待测电压值放大、输出，以便于检测、显示及控制。显示电路是由A/D转换器及Led显示器构成的数字电路，控制电路是通过五个电压比较器与数字控制电路的组合来实现。报警电路以555振荡电路及扬声器等器件为基础构成组成。 2方案设计

2、温度传 比较器 放大电路 感器 1 比较器 数 字 报警电路电路 A/D 换电路译码示电路比较器2 比较器3 系统设计框图1 图如图1所示，系统由以下几部分构成： 温度测量电路、放大电路、电压比较电路、A/D转换电路、译码显示电路。各部分电路的工作原理如下。 2.1 对温度进行测量 首先通过温度传感器采集温度，将温度值转换为相应的电压值输出。 2.2 温度控制 传感器的输出电压作为放大器输入信号，经同相运算放大电路进行放大后分别输出给多路电压比较器。 将要控制的温度所对应的电压值作为基准电压V，用实际测量值v与VREFREFi进行比较，比较结果（输出状态）输入数字控制电路，调节系统温度。 本题

3、对温度的限定较多，需采用四个电压比较器，配合数字控制电路，实现由输出电平的变化来控制数模转换电路。 。 3单元电路设计 3.1温度传感器 LM35是电压输出型集成温度传感器， LM35集成温度传感器是利用一个热电阻检测相应的温度。LM35 无需外部校准或微调，可以提供1/4的常用的室温精度。 ?工作电压：直流430V； ?精度：0.5精度（在+25时）； ?比例因数：线性+10.0mV/； ?非线性值：1/4； ?使用温度范围：-55+150额定范围。 引脚介绍：正电源Vcc；输出；输出地/电源地。 传感器电路采用核心部件是 LM35，供电电压为直流15V 时，工作电流为120mA，功耗极低，

4、在全温度范围工作时，电流变化很小。电压输出采用差动信号方式，由2、3 引脚直接输出，电阻R 为18K 普通电阻，VD为1N4148。如图1。此电路适用于测温范围为-55+150场合。LM35的线性度良好。 传感器电路原理图2 图LM35温度传感器输出电压与摄氏温标呈线性关係，转换公式如式(1)，0时输出为0V，每升高 1C，输出电压增加10mV。 V(T)=10mv/*T(1)，即V=0.01T。 out_LM353.2 运算放大电路 LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与

5、电源电压无关。 4脚接地，8脚接Vcc。 运算放大器LM358放大5倍电压,即V=0.05T. 温度采集放大电路如图2。 图3 温度采集放大电路 3.3 AD转换电路 AD转换电路采用ADC0809。ADC0809是一种逐次比较型模数转换器件。它是采用CMOS工艺制成的8位8通道A/D转换器，采用28只引脚的双列直插封装，其原理图和引脚图如图3所示。 各引脚功能如下： （1）ININ是八路模拟输入信号； 70（2）ADDA、ADDB、ADDC为地址选择端； -1-8为变换后的数据输出端； 2（3）2（4）START（6脚）是启动输入端。 （5）ALE（22脚）是通道地址锁存输入端。通常将ALE

6、和START连在一起，使用同一个脉冲信号，上升沿锁存地址，下降沿则启动转换。 （6）OE（9脚）为输出允许端，它控制ADC内部三态输出缓冲器 转换过程中为低电A/D转换结束信号，高电平有效。该信号在EOC）7（也平，其余时间为高电平。在需要对某个模拟量不断采样、转换的情况下，EOC START端，但在刚加电时需由外电路第一次启动。可作为启动信号反馈接到 时钟启动 转换结束28 1ADC0809(中断) A/D8位ININ27 223控制时序8ININ26 314路模拟8ININ25 405模ADDAIN开关 锁24 56ADDBIN拟23 6三 存7SARADDCSTART开22 7态 缓AL

7、EEOC位关8比较器 8ADC080921输 冲5122输出20 9出 器22OE位31910树状开关32CLOCK地 与1118地址42V1712CC址 译82)REF(1613锁 码)REFGND(地址锁1514电阻阶梯256R存7622存允许)V()输出允许VGNDVreftefCC引脚图b)a() 功能框图( 转换器原理图 A/D4 图: 主要特性 8位。D转换器，即分辨率为位 1）8路输入通道，8A ）具有转换起停控制端。 2 ) 640kHz时）转换时间为3100s(时钟为 5V电源供电 4）单个 ，不需零点和满刻度校准。5V0 5）模拟输入电压范围 摄氏度-4085）工作温度范围

8、为 6 15mW7）低功耗，约。 A/D转换电路原理图图5 3.3 温度显示电路显示器件分为数码管和液晶显示，本设计中采用的是Led数码管显示器。 LED显示器 （一）LED显示器结构 LED的主要部分是七段发光管，图3-15a是7段LED显示器的段排列结构图。这七段发光管分别称为a/b/c/d/e/f/g,有的产品还附带有一个小数点DP，七段式发光管名称就是由此而来。 通过7个发光段的不同组合，可以显示09和AF共16个字母数字，从而实现十六进制数的显示。 图6 LED显示器原理图 这里采用两个Led显示器。配合7448显示译码器，将A/D输出的二进制数转换为7段数码显示。同时，配合12进制

9、计数器，达到每5度一档显示。 （二）计数器 74LS290 单时钟同步十进制可逆计数器 的功能：74290 ）异步清零。（1 。9）（2）异步置数（置（3） 计数。 QQRRCPVccCP0(1)0(2)1230 141211109813 74LS290 13567 42RQQGNDRNCNC9(1)9(2) 12 图7 74290管脚图 (4) CT74LS290 的基本应用 构成二进制、五进制、十进制计数器。本题中，将两片74290级联，构成12进制计数器。将R0、S9端接电压比较器的输出，一控制74290的工作。 电路图如下： 图8 显示译码电路 3.4电压比较器 也有两个数字电(简单地

10、说，电压比较器是对两个模拟电压比较其大小压比较的，这里不介绍)，并判断出其中哪一个电压高。 电压比较器的性能指标 (1）阈值电压(2）输出电平 (3）灵敏度 (4）响应时间 测量信号经放大后与比较器运放反相或同相输入端比较，利用电平的高低跳变，控制报警电路，加热以及降温电路。 本设计中采用LM139 LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器。该电压比较器的特点是： 1）失调电压小，典型值为2mV； 2）电源电压范围宽，单电源为2-36V，双电源电压为1V-18V； 3）对比较信号源的内阻限制较宽； 4）共模范围很大，为0（Ucc-1.5V）Vo； 5）差动输入电压范围较大，大到可以等于电源电压； 6）输出端电位可灵活方便地选用。 LM339集成块采用C-14型封装，图9为外型及管脚排列图。 图9外型及管脚排列图 单限比较器电路 图10单限比较器电路 比较器电路如下图： 图11 电压比较器电路 电路图如下: 图13高温报警电路原理图 、低温报警电路 如图所示，两个555电路均为多谐振荡器。适当选择定时元件，使f=1Hz。由于低