目录
1.课程设计目的 (2)
2.课程设计内容和要求 (2)
3.设计方案 (3)
4.课程设计总结 (10)
5.参考文献 (11)
一·设计目的：
设计一个温度控制器，具体要求如下：
1． 能够实现温度从20度到80度的检测及控制，检测精度为1度。
2． 系统温度由拨码盘设定，当检测温度小于给定值时将加热器打 开 ，否则关闭加热器。
3． 利用LED 数码管显示检测到的温度值。 4． 系统的控制时间设定为5S 。
二·温度控制器的设计原理：
温度控制器主要由温度传感器，信号调理电路，温度设置，数字
温度显示和输出功率驱动等部分组成。其大致原理框图如下：
温度传感器把温度信号转换成电压信号，由信号调理电路经放大
输入A/D 转换器，再由LED 显示其温度；同时把温度的数字信号
检测电路 比较器
时钟发生器
温度显示
A/D 转换
信号调理 温度求取
加热器控制电路
拨码盘
送入比较器与预先设定的固态电压（对应温度控制点）进行比较，由比较器输出电压的高低变化来控制执行机构（固态器继电器）工作，实现温度自动控制。
三·设计方案：
温度控制器的组成：
1温度检测及放大电路
温度检测及放大电路如图所示，图中检测元件采用的是铂热电阻PT100，铂热电阻PT100是一种工业上常用的温度检测元件，具有很高的精度和重复性。其阻值与温度之间关系为：
R=R0（1+At+Bt*t）
式中，t为摄氏温度；R0为t= 0 时的阻值；A，B为常数。
由实验法测的，由于本实验控制精度并不很高，因此可以将二次项忽略，这样，PT100阻值与温度之间的关系可用下式表示：
R=100+0．386t
铂热电阻是通过电桥的接入方式，将被测温度转换成电压信号。
当电桥平衡时，电桥输出：U=0
当温度升高时，U=K*△R。
由于铂热电阻测量电路输出U的值很小，需要信号调理电路进行信号放大，使其满足A/D转换器的输入要求。
调理信号电路一般采用高输入阻抗、低失调电压及温度漂移系数、稳定的放大倍数、低输出阻抗特性的测量放大器。温度放大电路是由三个运算放大器组成测量放大电路。如上图所示。
为使运放在静态时两输入端平衡，令R1=R3，R2=R4。图中R*=100，如果设3A的输出为U，则有：
U1=5*（100+0.386*t）/(2100+0.386*t)
U2=5*(100/2100)
U=(U1-U2)*R2/R1=K(U1-U2) (其中K=R2/R1)
=5K*0.386/2100
令t=100时,U=5V,则K=54.4,故有K=54.4,取R1=5.6K,则R2=304.64k,故取R1=R3=5.6K,取R2=R4=300K.
2 A/D 转换电路
本实验采用8位A/D转换器,ADC0809,其引脚如图所示.ADC0809有8路模拟量输入端,只选中INO(管脚26),外接来自检测电路的电压信号.START端接时钟控制信号,二进制数据输出D0----D7接到EPROM的地址线.A0到A7上.
3. 二进制数----BCD 转换器
经A./D转化后的二进制数反映温度大小,但是它不是BCD码,还不能用它直接去显示,必须先将其转化为BCD码,然后才能送到显示电路进行温度显示,才能送到比较器与温度给定进行比较.A/D转化后的二进制与温度大小有一定的对应关系,这种关系与信号调理电路的电压增益有关,为了方便,将这一关系固化在EPROM2716中,以A/D 转化器的输出数据作为地址,去读取存储在EPROM2716中对应温度信号的BCD码,实现A/D转化后的二进制数.
图为2716的引脚图
4.显示电路
利用4线----7段显示译码器和驱动器74LS248,即可将所得的BCD码转化为7段显示码送至LED数码显示器,其原理图如下所示:
5.时钟发生器
利用555定时器产生频率为2Hz的脉冲作为十进制计数器秒74LS192的时钟脉冲,则在74LS192的进位端每5秒就可以产生一个脉冲,用此脉冲启动A/D转换控制实现每5秒进行一次采集和控制,这部分电路可以采用下图所示的电路.图中555和外围元件构成2Hz振荡器,输出信号经74LS192构成的十进制计数器分频,得到频率为0.2Hz的脉冲信号.
6.温度控制系统
用两片4位数码比较器74LS85级联可以实现两个8位BCD码的比较结果,可以控制加热器.两个BCD拨码盘并连,每个拨码盘后面有五位引出线,其中一位是输入控制线,另外4位是数据线(编号为
9,11,14,1).拨码盘拨某个位置时,输入控制线与数据线9,11,14,1接通加热器所用电源为220V的工频交流电,因此必须将强电与弱电相互隔离.本实验采用固态继电器为接口元件,下图为比较电路与固态继电器SSR驱动电路.由于比较器的输出电流有限,不足以驱动固态继电器,因此用比较器控制晶体三极管来驱动固态继电器.
以上六部分连接起来就构成系统的原理图:
温度控制器的PCB版图
四·课程设计心得:
通过这次设计我学会了使用PRTEROL软件，对各种仿真软件有了一定的了解和掌握。同时我发现自己还存在很多的不足，知识还是相当的缺乏。此次设计让我对设计工作有了全新的认识——设计者必须有广泛的基础知识，缜密的思路以及认真地工作态度和坚定的毅力。
通过设计，发现自己的不足，找到了自己努力方向，改进方向。同时更让我认识到理论和实践必须相结合，通过理论指导实践，在实践中理解理论。
