模电温控电路设计与仿真

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1、水温测量与控制电路的设计与仿真1设计任务与要求温度测量，测量范围0～100℃；控制温度±1℃；控制通道输出为双向晶闸管或继电器，一组转换触点为市电（220V，10A）。学习并运用proteus仿真软件，绘制电路图，进行基本的仿真实验对所设计的电路进行分析与调试。2方案设计与论证温度控制器是实现可测温度和控制温度的电路，通过对温度控制电路的设计、调试了解温度传感器的性能，学会在实际电路中的应用。进一步熟悉集成运算放大器的线性和非线性应用。Proteus介绍：Proteus软件是由英国LabcenterElectronics公司开发的EDA工具软件，已有近20年的历史，在全球得到了

2、广泛应用。Proteus软件的功能强大，它集电路设计、制版及仿真等多种功能于一身，不仅能够对电工、电子技术学科涉及的电路进行设计与分析，还能够对微处理器进行设计和仿真，并且功能齐全，界面多彩，是近年来备受电子设计爱好者青睐的一款新型电子线路设计与仿真软件。Proteus软件和我们手头的其他电路设计仿真软件最大的不同即它的功能不是单一的。它的强大的元件库可以和任何电路设计软件相媲美；它的电路仿真功能可以和Multisim相媲美，且独特的单片机仿真功能是Multisim及其他任何仿真软件都不具备的；它的PCB电路制版功能可以和Protel相媲美。它的功能不但强大，而且每种功能都毫不

3、逊于Protel，是广大电子设计爱好者难得的一个工具软件。Proteus具有和其他EDA工具一样的原理图编辑、印刷电路板(PCB)设计及电路仿真功能，最大的特色是其电路仿真的交互化和可视化。通过Proteus软件的VSM(虚拟仿真模式)，用户可以对模拟电路、数字电路、模数混合电路、单片机及外围元器件等电子线路进行系统仿真Proteus软件由ISIS和ARES两部分构成，其中ISIS是一款便捷的电子系统原理设计和仿真平台软件，ARES是一款高级的PCB布线编辑软件。ProteusISIS的特点有：实现了单片机仿真和SPICE电路仿真的结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及

4、其外围电路组成的系统仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真等功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。具有强大的原理图绘制功能。支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如KeilC51uVision2

5、等软件。1.1温度控制系统的基本原理：温度测量与控制原理框图如图下所示。本电路有温度传感器，K-OC变换、控制温度设置、数字电压表（显示）和放大器等部件组成。温度传感器的作用是把温度信号转换成电流信号或电压信号，K-OC变换将热力学温度K转换成摄氏温度OC。信号经放大器放大和刻度定标后由数字电压表直接显示温度值，并同时送入比较器与预先设定的固定温度值进行比较，由比较器输出电平的高低变化来控制执行机构（如继电器）工作，实现温度的自动控制。1.2AD590温度传感器简介：AD590是单片集成感温电流源，具有良好的互换性和线性性质，能够消除电源波动，输出阻抗高达10MΩ。器件采用B-

6、1型金属封装。其主要特征如下；流过器件的电流变化1µA,等于器件的热力学温度变化1K即转换当量为1µA/K。测量温度范围为-55℃～+150℃AD590的电源电压范围为4～30V。电源电压可4～6V范围变化，可承受44V正向电压和20V的反相电压，器件反接也不会被损坏。精度高，AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高，在-55℃～+150℃范围内，非线性误差为±0.3℃。AD590为电流型PN结集成温度传感器，其输出电流正比于热力学温度。0℃温度时输出电流为273.2µA，温度每变化1℃，输出电流变化1µA。由于生产是经过精密校正，AD590的接口电路十分简单，不

7、需要外围温度补偿和线性处理电路，便于安装和调试。温度测量晕控制原理框图1单元电路设计与电路原理1.1温度-电压变换电路如图1U01=(1µA/K)*R=R*10-6/KK-表示K氏温度，如果R=10K则：U01=10mV/K1.2K-℃变换电路因为AD590的温控电流值是对应热力学的温度K,而温控中需要采用摄氏温度℃由运算放大器组成的加法器可实现这一转换，参考电路如图2所示。图1温度-电压变换电路图图2.K--℃变换参考电路元件参数的确定和-UR的选取的指导思想是：0℃（即273K）时，UO