温度测量控制系统的设计与制作.doc

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1、安阳师范学院课程设计报告名称：模拟电子技术课程设计题目：温度测量控制系统的设计与制作学号：101102041学生姓名：刘亚敏指导老师：李建法日期：2011/12/14目录一、模拟电子技术课程设计的目的与要求-1-二、课程设计名称及设计要求-1-三、总体设计思想-1-四、系统框图及简要说明-1-五、单元电路设计（原理、芯片、参数计算等）-2-六、总体电路：-5-七、仿真结果：-5-八、实际测量数据分析-6-九、设计感想-7-附录1：元器件清单-7-附录2：参考文献-7-一、模拟电子技术课程设计的目

2、的与要求（一）目的课程设计作为模拟电子技术课程的重要组成部分，目的是使学生进一步理解课程内容，基本掌握电子系统设计和调试的方法，增加集成电路应用知识，培养学生实际动手能力以及分析、解决问题的能力。（二）要求（1）通过查阅手册和有关文献资料培养学生独立分析和解决实际问题的能力。（2）通过实际电路方案的分析比较、设计计算、元件选取、安装调试等环节，掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。（3）掌握常用仪器设备的使用方法，学会简单的实验调试，提高动手能力。（4）综合应用课程中学到的理论知识去独立完成

3、一个设计任务。二、课程设计名称及设计要求（一）课程设计名称设计题目：温度测量控制系统的设计与制作（二）课程设计要求1．设计要求：要求设计制作一个可以测量温度的测量控制系统，测量温度范围：室温0～50℃，测量精度±1℃。2．系统控制要求：（1）当温度在室温0℃～50℃之间变化时，系统输出端1相应在0～5V之间变化。（2）当输出端1电压大于3V时，输出端2为低电平；当输出端1小于2V时，输出端2为高电平。当输出端1电压小于3V并大于2V时，输出端2保持不变。三、总体设计思想被控对象温度传感器K-℃变

4、换放大器数字电压表比较器温度控制设置执行机构图1温度控制系统的基本组成n使用温度传感器，将温度信号转化为电流信号；n应用一个接地的10K电阻使此电流信号在传输过程中转化为电压信号；n接受温度要求范围为：0～50℃，转化电压为：2．73～3．23V。使用集成运放构成电压跟随器、加减运算电路，来实现电压范围转化为：0～5V；n电路中使用多个集成运放，选择含有多个集成运放的LM324；且构成电路中的电阻在实际电路中需要微调，为方便，选择使用电位器；n选用了555定时器LM555CM来实现“当输出端1电

5、压大于3V时，输出端2为低电平；当输出端1小于2V时，输出端2为高电平。当输出端1电压小于3V并大于2V时，输出端2保持不变”要求。四、系统框图及简要说明（一）系统框图的简要说明1．温度传感器AD590作用是将温度信号转化为电流信号。2．一个10K的电阻，将电流信号转化为电压信号。3．电压跟随器1是为了隔离10K电阻对后续电路的影响。4．加减运算电路是为了将电压信号调整到0～5V。5．电压跟随器2、电压跟随器3，均是为了防止前面的电路对后续电路的影响。6．555定时器LM555CM，利用它的CO

6、N端实现功能（2）的要求。（二）系统框图温度传感器（将温度信号转化为电流信号）一个10K的电阻，将电流信号转化为电压信号加减运算电路（调整电压范围）电压跟随器1乘法运算电路555定时器电压跟随器3输出1输出23V电压电位器分压图2系统框图一、单元电路设计（原理、芯片、参数计算等）（一）温度信号转化为电流信号1．本部分使用了集成温度传感器AD590。AD590的主要特性如下：（1）流过器件的电流（μA）等于器件所处环境的热力学温度（K），即：式中：Ir为器件AD590的电流，单位为：μA。T为所处

7、环境的热力学温度，单位为：K。（2）AD590的测温范围为-55℃～+150℃。（3）AD590的电源电压范围为4V～30V。AD590可承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。（4）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℃2．参数计算本题要求的测量温度范围为：0～50℃，所以由：有：，又所以，有：，3．AD590的封装及应用电路（1）AD590的封装图3AD590封装AD590用于测量热力学温度的

8、基本应用电路。因为流过AD590的电流与热力学温度成正比，当电阻和电位器的电阻之和为1kW时，输出电压VO随温度的变化为1mV/K。但由于AD590的增益有偏差，电阻也有误差，因此应对电路进行调整。调整的方法为：把AD590放于冰水混合物中，调整电位器，使VO=273.2mV。或在室温下（25℃）条件下调整电位器，使VO=273.2+25=298.2（mV）。但这样调整只可保证在0℃或25℃附近有较高精度。（2）AD590的应用电路图4AD590应用电路（二）电流信号转化为电压信号部分1、原理：