简易温度检测器报告
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《电子工艺实习》报告
项目名称：简易温度检测器
专 业：xxxxx
班 级：xxxxx
学 号：xxxxxxxxx
姓 名：xxx
指导老师：xxx
xxx学院
202x年xx月xx日
摘 要
温度测量的应用领域是宽广的，其在科研、工业、医学与日常生活中都具有广泛的用途，疫情期间用额温枪非接触测量体温就是其中的应用实例。本次课程设计主要运用基本的电路、模拟电子技术基础、数字电子技术基础的知识，从基本的元器件出发，实现了简易温度检测器电路的设计。设计的温度检测电路是由电源稳压模块、 电压比较及数码管显示模块、 555多谐振荡器及计数输出模块、蜂鸣器报警模块构成的，实现简易的三段温度测量以及高温报警功能。本电路主要由集成块LM393、NTC型热敏电阻、数码管等元器件组成，通过电压比较将热敏电阻对温度的变化转换为电压的高低电平输出，从而控制数码管显示，起到温度指示的作用；此外在高温情况下，控制555多谐振荡器模块工作，驱动蜂鸣器报警和指示灯闪烁，从而起到高温报警的作用。在实际应用中，利用数码管显示的数字来判断环境温度的变化，便于在工作中根据具体情况控制温度，以减少生活生产中不必要的损失。
关键词：温度测量；高温报警；电压比较；控制温度
Abstract
The application field of temperature measurement is broad, and it has a wide range of uses in scientific research, industry, medicine and daily life. The non-contact temperature measurement with the temperature gun during the epidemic period is one of the application examples. This course design mainly uses the basic circuit, the analog electronic technology foundation, the digital electronic technology foundation knowledge, starting from the basic components, has realized the simple temperature detector circuit design. The designed temperature detection circuit is composed of power regulator module, voltage comparison and digital tube display module, 555 multi-vibrator and counting output module, buzzer alarm module, which realizes simple three-stage temperature measurement and high temperature alarm function. This circuit is mainly composed of integrated block LM393, NTC thermistor, digital tube and other components. Through voltage comparison, thermistor's change in temperature is converted into high and low voltage output, so as to control the digital tube display and play the role of temperature indicator. In addition, in the case of high temperature, control the work of 555 multi-vibrator module, drive the buzzer alarm and indicator light flashing, so as to play the role of high temperature alarm. In practical application, the use of digital tube display numbers to judge the change of ambient temperature, easy to work according to the specific situation of the temperature control, in order to reduce the life and production of unnecessary losses.
Key words: Temperature measurement; High temperature alarm; Voltage comparison; Control the temperature
目 录
第一章 绪论 1
1.1简易温度检测电路概述 1
1.1.1 基本概述 1
1.1.2 设计的技术要求 1
1.2实习目的及意义 2
第二章 简易温度检测电路的总体设计方案 3
2.1电路基本组成与说明 3
2.1.1 电源稳压电路 3
2.1.2 电压比较及数码管显示电路 3
2.1.3 蜂鸣器报警电路 4
2.1.4 555多谐振荡器及计数器输出电路 4
2.1.5 整体电路仿真图 5
2.2设计能力要求 5
第三章 设计过程及其说明 6
3.1基本元器件 6
3.2重要元器件功能图 7
3.2.1 LM393原理图和仿真图 7
3.2.2 CD4511原理图和仿真图 8
3.2.3 CD4040原理图和仿真图 8
3.2.4 CD4001原理图和仿真图 9
3.2.5 CD4011原理图和仿真图 10
3.2.6 NE555原理图和仿真图 10
3.3电路仿真结果图 11
3.3.1 电源稳压模块仿真结果 11
3.3.2 555模块基波仿真结果 12
3.3.3 1 3 8显示仿真结果 12
3.3.4 蜂鸣器报警模块仿真结果 14
第四章 电路板的实践设计 15
4.1电烙铁的焊接方法和注意事项 15
4.1.1 电烙铁使用注意事项 15
4.1.2 焊接操作基础步骤 15
4.1.3 焊接操作注意事项 16
4.2实践面板总体设计 17
4.2.1 正面图 17
4.2.2 反面图 18
4.3焊接与调试 18
4.3.1 测试原理 18
4.3.2 测试步骤 18
4.3.3 测试结果及数据分析 19
总结 22
致谢 23
参考文献 24
- 第一章 绪论
1.1简易温度检测电路概述
1.1.1基本概述
温度测量是工业、农业、国防和科研等部门最普遍的测量项目。它在工农业生产、现代科学研究及高新技术开发过程中也是一个极其普遍而重要的测量参数。可见，温度测量的应用领域是宽广的，即便是在日常生活中它都具有广泛的用途，疫情期间用额温枪非接触测量体温就是其中的应用实例。目前，国内外通用的温度测量仪器大致有五种，分别为热膨胀式温度计、电阻温度计、热电偶、辐射式测温仪表、石英温度传感器测温仪。这些温度测量仪器的温度测量范围、最大分辩能力、测温响应时间等都不尽相同。同时随着生产的发展，新型的温度测量仪器还会不断出现。本次课程设计的温度检测电路就属于电阻温度计中的一种简单设计，通过这个实践过程理解温度测量的重要性并学会简易的设计电路。
1.1.2 设计的技术要求
①制作一个输出电压为直流7.5V，误差小于2%的稳压电源，由红色发光管指示，作品的其余部分用此电源供电。
②利用提供的负温度系数热敏电阻作为传感器件，设计并制作一个温度检测电路，要求实现以下功能：
- 在室温下，数码管稳定显示“1”；
- 在体温下，数码管稳定显示“3”；
- 在高温下，数码管显示“8”，并且数字不停闪烁，闪烁频率大约为 4~10Hz，同时扬声器发出报警声。
注： * 热敏电阻在摄氏25度时的标称电阻为10k，响应时间约10秒。
* 测量体温时，可对热敏电阻吹（呵）气，或用手指紧贴热敏电阻，注 意手指不要触及热敏电阻引脚。
* 测量高温可将电烙铁靠近热敏电阻，保持一定距离，注意不要烫坏热 敏电阻。
③报警器输出波形不限，要求基波频率为1024Hz，误差小于10%。
④在高温报警同时将报警信号降频处理，得到一个周期秒脉冲，以绿色发光管显示，即绿色发光管以1秒为周期闪烁。
注： *可采用降频后发光管闪烁判断报警器的音频频率。
⑤由于有低功耗要求，在高温报警状态下要求稳压电源输出电流小于50mA。
⑥在温度单调变化过程中，数码管显示数字不得反复跳变，不得显示非法字符，报警与降频电路仅在高温状态下启动。
1.2实习目的及意义
本次电子工艺实习是自动化专业学生的一次重要的实践教学环节，其题目选取为2020年江西省电子设计大赛的现场赛赛题。实习的目的及意义如下：
- 目的：巩固和加深学生对所学的专业课知识，主要是模拟电子技术和数字电子技术；促进学生将所学理论应用于实践中，提高学生的动手能力和自学能力；让学生熟练掌握Proteus软件的仿真设计，掌握常见元器件的使用方法以及集成芯片的引脚功能的应用；提高学生对电子设计的生产制作、调试、改良的能力，培养学生分析问题与解决问题的能力；让学生了解电子产品的设计、研发与生产，培养学生电子设计的模块化思想，同时提高学生本身的焊接工艺。
- 意义：通过实践教学能激发学生主动学习，并将所学理论应用于实践中；以2020年江西省电子设计大赛赛题为实习内容，不仅让学生巩固专业课知识、将理论和实践很好的结合在一起，还让学生在这个实践过程中熟悉电子设计大赛；培养了自动化专业学生在电子设计方面的模块化思想和工程性理念；让学生在这个过程中了解电子产品的设计、研发与生产，同时通过实践提高学生的焊接工艺水平；本次实践契合自动化培养工程性人才的总体目标，为今后自动化专业学生从事电子产品制作与创新设计工作奠定初步的实践基础。
第二章 简易温度检测电路的总体设计方案
2.1 电路基本组成与说明
2.1.1 电源稳压电路
模块说明：先通过电源适配器（变压器）将电压降幅，再经过整流桥的整流作用和电容的滤波作用得到直流电压；该电压再经过三端稳压电源芯片LM317进行稳压；由资料知LM317提供的基准电压为1.25V，据Uo=（1+R2/R1）U计算出R2=5×R1，这里取用R1=200Ω，R2=1k进行设计；再外加一个发光二极管作为电源正常输出的指示，同时串联电阻R3进行限流，以保护发光二极管。这样，理论上便实现了一个稳压7.5V输出的电源稳压模块。电路图如图2.1.1所示：
图2.1.1 -- 电源稳压模块
2.1.2 电压比较及数码管显示电路
模块说明：（1）电压比较模块：NTC型热敏电阻检测周围环境温度，环境温度变化表现为热敏电阻的电阻值变化，从而影响其与R10之间的电势，该电势作为LM393的两个运算放大器的正端输入。另一回路由三个电阻串联，给出两电势分别作为两个运算放大器的负端输入，设计电阻值以确定数码管显示跳变的临界温度。（2）数码管显示模块：根据数字电子技术的知识进行逻辑的设计，控制CD4511译码器的正确输入，实现要求的“1”、“3”、“8”显示以及消隐端的控制。同时注意数码管的正确接线。如图2.1.2为理论上实现的模块电路图：
图2.1.2 -- 电压比较模块和数码管显示模块
2.1.3 蜂鸣器报警电路
模块说明：简单得采用555模块的输出给一个具有一定频率的定时翻转的电平驱动蜂鸣器工作，如图2.1.3是理论上可行的蜂鸣器报警电路：
图2.1.3 --蜂鸣器报警模块
2.1.4 555多谐振荡器及计数输出电路
模块说明：（1）555多谐振荡器模块：该模块是一个由555构成的基本的多谐振荡器，由于设计要求，这里将该555设计为仅在数码管显示“8”时工作，从而实现对555的控制。根据f=1/T≈1.44（R4+2×R5）×C5对该模块进行设计，同时在已有的元器件中取用合适的参数设计一个基波频率为1024Hz，误差小于10%。（2）计数器输出模块：将555的3脚输出给到计数器CD4040，经过计数器的分频作用得到我们需要的频率。取用8Hz的输出频率反馈到CD4511的消隐端，控制数码管显示“8”时的数码管闪烁；取用1Hz的频率控制发光二极管闪烁，实现高温报警的指示作用。如图2.1.4是理论上实现的电路图：
