简易温度计设计2

摘要: 本设计是一个简易温度计的设计，通过热敏电阻把热信号转换为电信号，能够测量不同的温度，并且在温度低时和高时能有不同的信号指示，当温度超过说给的定值温度时会发出持续30秒的报警信号。本电路的主要构成主要是有电压比较器以及由555计时器所构成的多谐振荡电路和方波产生电路所组成。 关键词：电压比较器 多谐振荡电路 方波产生电路

目 录

1、概述 ................................................................................................................ - 1 - 2、方案论证 ........................................................................................................ - 1 - 3、电路设计 ........................................................................................................ - 2 - 3.1 电压比较电路 ......................................................................................... - 2 - 3.2 方波产生电路 ......................................................................................... - 3 - 3.3多谐振荡电路与报警电路 ...................................................................... - 4 - 4、性能的测试 .................................................................................................... - 5 - 4.1多谐振荡器的性能测试 .......................................................................... - 5 - 4.2电路整体性能测试 .................................................................................. - 7 - 5、结论 ................................................................................................................ - 8 - 6、性价比 ............................................................................................................ - 8 - 7、课设体会及合理化建议 ................................................................................ - 9 - 附录I 总电路图 ............................................................................................. - 10 - 附录II 元器件清单 ......................................................................................... - 11 -

1、概述

简易温度计的设计是利用热敏电阻的特性，将了信号转化为电信号，通过比较器将所

测的电压和基准电压进行比较从而得到两种情况，再通过多谐振荡器和方波产程电路得到在温度过高时或温度低时所想要的结果。

2、方案论证

设计一个简易温度计，通过不同电压信号能够测量不同的温度，并在温度过高时发出声、光两路报警信号，以便引起注意。

方案一：

方案一原理框图如图1所示。

图1 简易温度计的电路原理框图

方案二：

方案二原理框图如图2所示

本设计采用的是方案二，通过方波产生电路和555计时器构成多谐振荡电路实现对温

度的控制，较容易实现且电路不复杂，且性价比较高。

3、电路设计

3.1 电压比较电路

其方框图如图3所示，原理图如图4所示。

图3 电压比较器的框图

图4 电压比较器的原理电路图

电压比较器主要是运动运算放大器来实现的，当输入信号电压高于基准电压时，第一个电压比较

器的输出电压为正，导致第二个电压比较器不能导通，所以发光二极管LED2 LED3发光；当输入电压信号低于基准电压时，第一个电压比较器输出的电压为负，再通过第二个电压比较器，输出正的电压，所以才使发光二极管LED1 发光。

3.2 方波产生电路

其原理图如图5所示

图5 方波产生电路

方波产生电路是一种能够直接产生方波或者矩形波的非正选信号发生电路。由于方波或矩形波包含极丰富的谐波，因此，这种电路又称为多谐振荡电路。在比较器的输出端引入限流电阻R和两个背靠背的双向稳压管就组成了如上图所示的双向限幅方波发生电路。由图可知，电路的反馈系数F为：

F=R9/(R4+R9)

在接通电源的瞬间，输出电压是正向饱和还是负向饱和，是由输出电压的正负决定的。当输出电压为正时，加到电压比较器同相端的电压为正，而加反向端电压，由于电容C上的电压不能突变，只能由输出电压通过电阻R3按指数规律反向C充电。

方波的周期T为：

T=2R10Cln1+F/1-F=2R10Cln(1+2R9/R4)

振荡周期可化简为： T=2R10C

振荡频率为：f=1/T=1/2R10C

3.3多谐振荡电路与报警电路

其原理图如图6 所示

图6 多谐振荡电路与报警电路

多谐振荡振荡电路与报警电路原理图说明：电源接通后，Vcc通过电阻R1，R2向电容C1充电。当电容上电压νc=2/3*Vcc时，值输入端⑥THR受到触发，比较器C1翻转，输出电压νo=0时，同时放电管V导通，电容C通过R2放电；当电容上的电压ν

c=1/3*Vcc,

比较器C2工作，输出电压νo为高电平，C放电终止，又重新开始充电。周而复始，形成振荡周期与充电，放电的时间有关：

充电时间：tpo=(R1+R2)C*㏑((Vcc-2/3)/(Vcc-1/3)) ≈0.7(R1+R1)C 放电时间：tpl=R2C

㏑((Vcc-2/3Vcc)/(Vcc-1/3)) ≈0.7R2C 振荡周期：T=tph+tpl ≈0.7(R1+2R2)C 振荡频率：f=1/T=1/(tph+tpl) ≈1.44/﹙(R1+2R2)C﹚

占空系数：D=tph/T=（R1+R2﹚/﹙R1+2R2﹚

由上分析可知：①电路的振荡周期T，占空间系数D，仅与外接元件R1，R2和C有关，不受电源电压变化的影响；②改变R1，R2,即可改变占空系数，其值可在较大范围内调节；③改变C的值，可单独改变周期，而不影响占空系数。

另外，复位端④也可输入一控制信号。复位端④为低电平时，电路停振。

报警电路部分由电阻，NPN管子，报警器等。NPN管子前的R6是限流的作用;蜂鸣器报警电路需加入单个三极管，以扩大输出负载电流，增强电路的带负载能力。

4、性能的测试

4.1多谐振荡器的性能测试

如图所示 当输入信号电压高于基准电压时，波形如图所示

如图所示 当输入信号电压低于基准电压时，波形如图

4.2电路整体性能测试

通过multisim 10仿真，当输入信号电压高于基准电压时，结果如图所示

通过multisim 10仿真，当输入信号电压高于基准电压时，结果如图所示

5、结论

这次课设做出来的电路经过仿真，确实可以对音响输出电平进行指示。但由于元件有它们自己的参数变化范围，所以还会存在细小的误差。但经过检验，这种误差在允许范围内。所以总的来说，这次设计还是比较成功的啊

6、性价比

由于电路不是很复杂，实用性强，价格低廉， 比较符合实际应用。

7、课设体会及合理化建议

本次课设是我们上大学以来的第二次课设，作为一名大学生，设计是我们将来必需的技能，这次课设恰恰给我们提供了一个应用自己所学知识的机会，从到图书馆查找资料到对电路的设计对电路的仿真再到最后出结果，都对我所学的知识进行了检验。通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。我觉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。制作过程是一个考验人耐心的过程，不能有丝毫的急躁，马虎，这样才能对试验中出现的问题进行分析解决。留给我印象最深的是要设计一个成功的电路，必须要有耐心，要有坚韧的毅力。在整个电路的设计过程中，花费时间最多的是各个单元电路的连接及电路的细节设计上 通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。所以这个期末测试之后的课程设计对我们的作用是非常大的。经过两个星期课程设计制作，过程曲折可谓一语难尽 在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。

生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。通过本次课程设计，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义。对我们而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次课程设计的过程必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。同时在此忠心的感谢老师为我们提供了这样一次难得的锻炼机会。

参考文献

[1]．阎石主编.数字电子技术.[M]北京：高等教育出版社，2006年

[2]．陈振官等编著.新颖高效声光报警器.[M]北京：国防工业出版社,2005年 [3]． 谭博学主编．集成电路原理与应用．[M]北京：电子工业出版社，2003年 [4]． 陈光明等主编．电子技术课程设计与综合实训．[M]北京：北京航空航天大学出版社，

2007年

[5] ．谢自美主编．电子线路设计·实验·测试．[M]武汉：华中科技大学出版社，2006年 [6] ．华满清主编．电子技术实验与课程设计．[M]北京：机械工业出版社，2005年

附录I 总电路图（另起一页）

附图 I

附录II 元器件清单