xtr105
（1）對溫度進行測量、控制並顯示，首先必須將溫度的度數（非電量）轉換成電量，然後采用電子電路實現題目要求。可采用溫度傳感器，將溫度變化轉換成相應的電信號，並通過放大、濾波後送A/D轉換器變成數字信號，然後進行譯碼顯示。
（2）恒溫控制：將要控制的溫度所對應的電壓值作為基準電壓VREF，用實際測量值與VREF進行比較，比較結果（輸出狀態）自動地控制、調節系統溫度。
（3）報警部分：設定被控溫度對應的最大允許值Vmax，當系統實際溫度達到此對應值Vmax時，發生報警信號。
（4）溫度顯示部分采用轉換開關控制，可分別顯示系統溫度、控制溫度對應值VREF，報警溫度對應值Vmax。
原理框圖：
三、單元電路設計與參數計算
⑴ 傳感器可以采用鉑電阻R10、精密電阻和電位器R20組成測量電橋，電橋的輸出電壓作為運放構成的差動放大器雙端輸入信號，將信號放大後由低通濾波器將高頻信號濾去。如圖1所示。
在0oC,調節R20，使顯示器顯示0oC。在50oC時，調節放大器的增益（調節電位器R21），使顯示器顯示50oC 。註意放大的輸出電壓不允許大於A/D轉換器的最大輸入電壓值。
⑵ 被測溫度信號電壓加於比較器（Ⅰ）與控制溫度電壓VREF進行比較，比較結果通過調溫控制電路控制執行機構的相應動作，使被控系統升溫或降溫。
⑶ 當控制電路出現故障使溫度失控時，使被控系統溫度達到允許最高溫度對應值，用聲、光報警電路發出警報，值班人員將采取相應的緊急措施。
⑷ 開關S1可分別閉合系統溫度、控制溫度電壓VREF和報警溫度電壓，通過A/D轉換器將模擬量轉換成數字量，顯示器顯示出相應的溫度數值。
單元電路分析：
1．測量溫度電路：傳感器采用鉑電阻、精密電阻和電位器組成測量電橋，電橋的輸出電壓作為運放構成的差動放大器雙端輸入信號，通過放大然後輸出。
2.濾波電路：低通濾波器將高頻幹擾慮去，穩定電壓值。
3．譯碼顯示電路：因為在EWB10的軟件中找不到直接十進制的譯碼器，AD轉換器是十六進制，而設計要求是十進制顯示。所以我們在此分為兩種方案
方案壹：AD轉換器將模擬電壓信號轉化為數字信號並直接通過LED數字譯碼顯示器顯示。
方案二：AD轉換器將模擬電壓信號轉化為數字信號，通過加法器、比較器、與非門接連成十進制譯碼器通過LED數字譯碼顯示器顯示。
電路說明：
（1）、 AD轉換的高4位輸出到比較器（U12）的A0~A3，低4位放到比較器（U13）的A0~A3。
（2）、十六進制計數器（U8）輸出端QA～QD接到比較器（U12）的B0~B3，十六進制計數器（U4）輸出端QA～QD接到比較器（U13）的B0~B3，低位的十六進制計數器（U4）經過與門接脈沖XFG2。
（3）、十進制計數器U9、U10、U11按從低位到高位連接，低位經過與門接與十六進制計數器（U4）接的脈沖XFG2。
（4）、通過兩個比較器之後，當B大於A的時候，通過與門和非門的組合輸出壹個低電平，把脈沖截止，停止計數。
（5）、所得的數就是十六進制轉換成的十進制數。
（6）、脈沖XFG3控制十進制計數器U17，當計數器輸出都為高電平時通過或非門得到壹個高電平，控制十進制計數器U9、U10、U11和十六進制計數器U4、U8同時清零，重復計數。
通過兩個方案比較，因為EWB10軟件的限制，找不到壹個可以直接把八位二進制數轉換成8421BCD的芯片，另外方案二電路比較復雜，它是通過計數器把十六進制轉換成十進制，譯碼顯示速度比較慢，有可能看到數字計數時比較混亂，不能時時看到溫度變化，所以最後選取方案壹進行實驗。
4.兩個開關J1、J2分別控制3個輸入端，隨時查看實時溫度、報警溫度和控制溫度。
5.電壓通過比較器與特定值比較，高於額定值時發出蜂鳴與報警。
6.電壓通過比較器與特定值比較，低於特定值時發熱，高於特定值時制冷。
四、總原理圖及元器件清單
1．總原理圖
2．元件清單
元件序號
型號
主要參數
數量
備註
R1、R2、
電阻
100歐
2
R10
鉑電阻
100歐
1
R20
滑動電阻
100歐
1
R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R11、R21
電阻
1000歐
8
C1、C2
電容
2
Vcc
電源
+9V
7
Vdd
電源
+3V
4
Vee
電源
-9V
2
R18
電阻
709歐
1
R12
電阻
847歐
1
R13、R22
電阻
750歐
2
R19、R23
電阻
70歐
2
R16、R17
電阻
933歐
2
R14、R15
滑動電阻
847歐
2
D1
二極管
1N1202C
1
T1、T2、T3、T4
三極管
BC548B
4
U7
放大器
741
1
U1、U2、U3
集成運放
OPAMP
3
XFG1、XFG2、XFG3
信號發生器
XFG
3
A1
A/D轉換器
ADC
1
U5、U6
7段LED
DCD_HEX
2
LED1、LED2、LED3、LED4
發光二極管
LED
4
J1、J2
開關
開關
2
U09、U10、U11、U17
十進制加法器
74192
4
U12、U13
比較器
7485N
2
U4、U8
十六進制加法器
74161N
2
U18A、U19A、U21A
與門
74HC08D_2V
3
U20A
與非門
74HC01D_2V
1
U22
非門
NC7ST04_5V
1
U23A
四輸入或非門
BC548B
1
五、安裝與調試
1、使用仿真軟件 EWB 10進行仿真。
2、各部分單元電路進行測試。
3、測試成功後，把各部分單元電路連接起來。
4、開始仿真，按要求調節各項參數。
5、通過R18、R12串聯分壓把溫度控制在120 oC之內，使系統符合設計要求。
6、將開關J2撥到A端，調節滑動變阻器R10、R20使譯碼器顯示0oC。在50oC時，調節放大器的增益（調節電位器R21），使顯示器顯示50oC 。測試表明，系統符合要求，能實現測量溫度功能。
7、將開關J2撥到D端，將開關J1撥到B端，通過可調變阻器R15調節控制報警溫度，再通過可調變阻器R14調節報警溫度，當調到高於控制報警溫度，報警指示燈LED1、LED2就會亮，測試表明，系統符合要求，能實現報警功能。
8、將開關J2撥到D端，將開關J1撥到C端，調節控制溫度，當控制溫度高於現時溫度時，發熱指示燈LED4亮，制冷LED3滅；控制溫度低於現時溫度時，發熱指示燈LED4滅，制冷指示燈LED3亮。
六、性能測試與分析
1、傳感器可以采用鉑電阻、精密電阻和電位器組成測量電橋，電橋的輸出電壓作為運放構成的差動放大器雙端輸入信號，將信號放大後由低通濾波器將高頻信號濾去。
2、A/D轉換器以+9V作為基準電壓VREF , 差動放大器輸出的電壓與基準電壓VREF 進行比較，輸出相應的二進制數。
3、比較器，將傳感器可以采用鉑電阻、精密電阻和電位器組成測量電橋，電橋的輸出電壓作為運放構成的差動放大器的輸出電壓與控制電壓或者報警電壓通過比較器進行比較，輸出高低電平，控制報警或者發熱制冷。
4、 測量溫度為0~1200C，精度為±0．50C；整體調試無錯誤，但受軟件限制，代表熱敏電阻的滑動電阻R10難以微調，所以精確度受限於現實中熱敏電阻。
5、將開關J2撥到D端，將開關J1撥到C端，控制滑動變阻R15，溫度連續可調，精確度可以控制在±1OC的範圍，不過滑動變阻受限於軟件難以微調，控制範圍可能會有偏差。
6、假設報警溫度400C，當現實溫度大於或等於400C的時候比較器會輸入壹個電壓值控制三極管導通，使報警系統觸發。滑動變阻器R14可以連續控制報警溫度，不過也受限於軟件，難以微調。
七、結論與心得
本實驗基本上是成功的，能達到設計要求。通過本實驗，學會了EWB10.0仿真軟件的應用，通過搜尋資料，對模電、數電的知識進行很好的鞏固，綜合應用了數電、模電譯碼、AD轉換器、運放等方面的知識，通過本實驗對兩門課程很好進行了綜合應用。學會了采用鉑電阻、精密電阻和電位器組成測量電橋，學會了通過調節電壓來調節溫度，學會了通過使用比較器對輸出（表示溫度的）電壓進行比較，本實驗讓我獲益匪淺。