前 言
随着人们生活水平的逐渐提高，人们在物质上的要求也越来越高，比如说每个人家中都有空调，热水器，电饭煲等等电器设备，而这些东西都因为跟电联系到一起，所以存在很大的安全隐患。而怎么解决这些安全安全是大家一直关心的问题，而要解决这些问题就必须在一定层面上实现这些电器的智能化。同时，现在流感非常的严重，为了防止疫情的进一步扩散，也为了能让患者能够及时接受，对流动人口进行温度检测变得非常重要。 基于PT100所测量的温度温范围能够满足我们的要求，而且它有测量温度准确的特点，最重要的是我们能定义它的报警温度，当温度超过一定的值时，我们能通过一定电路驱动报警器的报警，对于解决一些由于温度造成的安全的问题非常的有用。 该电路的最主要的特点就是它制作简单，而且稳定性，有一定的抗干扰能力，与其他的数字电路相比较，他的最大的特点就是它造价简单，有很好的实用价值。
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五个模块，由五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。
§2.5电源
先通过变压器变压，然后通过整流，滤波，问呀，最终我们得到正负12V移动终端安全和5V 的电压。
图2-1 直流电源电路方框图
数控卧式滚齿机第三章 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 | 130.90 |
10 | 103.90 | 50 | 119.40 | 90 | 134.71 |
20 | 107.79 | 60 | 123.24 | 100 | 138.51 |
30 | 111.67 | 70 | 127.08 | 110 | 149.29 |
| | | | | |
表 3-1
方案一：
1.电路图
图 3-2 方案一原理图
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。
方案二：
1.电路图
图3-3 方案二原理图
2.参数的选择
选取电阻R1为200欧姆，输入的信号为直流电源5伏。
3.工作原理
当外界温度改变的时候，PT100的阻值R也会随着改变，根据U0=-5R/R1可知此时输出
的电压也随着温度的变化而发生了变化，这样就把变化的温度转化了可变的电压。
方案的比较和选择
1.方案一
（1）、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。
（2）、电路只有电阻组成因此造价便宜。而且又能很好的实现电路的效果。
2.方案二
（1）、外围电阻的构造简单，直观而且不需要进行任何调试就能实现一定的效果。
（2）、由于运放会因为输出电压过大而工作在非线性区，所以检测温度的范围比较小，同时方案二不能像方案一通过可调电阻去减少误差，所以最后的误差会大于方案一的误差。
（3）、通过比较我们最终选择了方案一。
§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（温度没有超过设定的温度），三极管工作在截止区，蜂鸣器不会响，当反相端输入的是低电平，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，从而控制了蜂鸣器以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标志107。
如图1.4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。
4.芯片资料
LM324是常见的一种常见的集成运算放大器，它具有14个管脚，其引脚图见图3-2，具体相关介绍见附录2。
图3-4 LM324管脚图
实验中的电路如图3-5所示
图3-5 蜂鸣器报警电路图
5.报警模块元器件清单
序号 | 名称 | 数量 | 规格 |
1 | 电阻 | 3 | 10kΩ |
2 | 电阻 | 1 | 1MΩ |
3 | 电阻 | 1 | 390KΩ |
4 | 电容 | 1 | 0.33UF |
5 | 运算放大器 | 1萝卜切条机 | LM324 |
6 | 三极管 | 1 | IN9013 |
7 | 蜂鸣器 | 1 | |
8 | 二极管 | 1 | IN4007 |
| | | |
6.仿真模块
图3-5 仿真
第四章 电路及系统调试
4.1 组装调试
为了验证实验系统的合理性和可行性,需要对系统进行组装调试。
本次课设五人一组，各尽其能，分了五个模块，有直流电源电路，温度检测放大电路，滤波电路，控制比较电路和蜂鸣器驱动报警电路。大家一起合作完成了五个模块的组装调试，最后一起进行了整个系统的调试。
调试仪器：主要用到的是万用表。
1.直流电源的装调
选用一个变压器，一个IN4007桥堆，一个LM7812，一个LM7912，一个LM7805，1个1kΩ电阻，1个发光二极管以及若干电容，接好直流稳压电源电路。
问题 用万用表测量从LM7812和LM7912输出的电压值不对。
故障排除 误以为LM7812和LM7912是同样的，导致电压值不对。通过对这两个稳压芯片的拆装，并不断用万用表在一旁测量，然后用万用表测得LM7812和LM7912分别输出12V和
－12V，满足要求。
最后，用万用表测量从LM7812输出的电压值约为12V，从LM7805输出的电压值约为5V，从LM7912输出的电压值约为－12V后，就完成了直流电源部分。
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网页游戏开发技术、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。
变速箱试验台
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IN9013三极管和一个蜂鸣器，连接好驱动蜂鸣器电路。
问题 连接上比较麻烦，管脚易接错。
故障排除 通过个管脚接线的标示明朗化，使得各个管脚所对应的连线明确。由于这是系统的最后一个部分，也可以通过对整个电路的调试来发现其问题所在，同样可以对其它部分加以检验。
4.2 总系统调试
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议