温度监控报警装置.doc

测量技术基础课程设计

温度监控报警装置
引言
温室是一种可以为植物生长创造最佳条件、避免外界四季变化和恶劣气候对其影响的场所,是现代农业的一个重要组成部分。随着经济的发展和科技的进步以及人们对节能减排的重视,传统的温室生产技术已不能满足当代的需要，温室环境控制技术是现代农业技术研究的重要内容，通过对温室内外监测数据的分析，结合作物生长发育的规律，控制有关设备，实现对温室环境要素的调控，达到作物优质、高产、高效的栽培目的。针对目前国内的一些温室控制系统自动化程度较低的现状,通过深入分析温室控制系统对温室温度的影响,很多科研人员致力于温室控制系统的设计与研制。

一、研究目的
在农业以及种植业，温室大棚的作用真是功不可没，它使我们在四季里吃上新鲜的蔬菜和水果，温室大棚里适宜的温度起到了至关重要的作用，在作物生长的温室大棚内，通过温度监控仪来测量和控制温室大棚里的温度，使农作物和植被在适合的温度下进行生长以提高其产量。针对上述背景，我们小组进行研讨，利用课本所学知识进行拓展，理论联系实际，就温室大棚温度的监控和超温报警等方面进行设计和制作。
二、研究内容
2.1设计步骤
收集资料，进行调研；
确定设计方案，对设计方案进行小组讨论；
分模块设计硬件电路，并在面包板上调试；
学习LABVIEW数据采集和仪器控制软件；
将硬件电路焊接到电路板，进行调试，实现其功能；
对软、硬件进行连接，同时调试，并且优化处理，实现预计功能。
2.2设计要求：
能够对室内温度进行测量；
将测量到的温度以摄氏度的形式LCD液晶显示；
设定上限温度，实现超温报警；
利用LABVIEW采集数据实现硬件功能；
利用MATLAB软件进行波形以及大小值和频谱分析。

三、研究方案
3.1硬件部分方案的确定
3.1.1元器件的选择
1、温度传感器
我们选择的温度传感器是AD590，AD590是AD公司利用PN结正向电流与温度的关系制成的电流输出型两端温度传感器。AD590是电流型温度传感器，通过对电流的测量可得到所需要的温度值。它采用金属壳3脚封装，其中1脚为电源正端V＋；2脚为电流输出端I0；3脚为管壳，一般不用。集成温度传感器的电路符号如图所示。

AD590的主特性参数如下：工作电压：4～30V；
工作温度：－55～＋150℃；
保存温度：－65～＋175℃；
正向电压：＋44V；
反向电压：－20V；
焊接温度（10秒）：300℃；
灵敏度：1μA／K。

2、ICL7106的A／D转换及LCD液晶显示
ICL7106是高性能、低功耗的三位半A/D转换器。它包含有七段译码器、显示驱动器、参考源和时钟系统，ICL7106含有一背光电极驱动线，适用于液晶显示。3、LM324
LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，lm324原理图如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立

4、555集成定时器

555集成定时器是模拟功能和数字逻辑功能相结合的一种双极型中规模集成器件。外加电阻、电容可以组成性能稳定而精确的多谐振荡器、单稳电路、施密特触发器等，应用十分广泛。

3.1.2设计原理
1、测温电路的设计

在设计测温电路时，首先应将电流转换成电压。由于AD590为电流输出元件，它的温度每升高1K，电流就增加1μA。当AD590的电流通过一个10kΩ的电阻时，这个电阻上的压降为10mV，即转换成10mV／K，为了使此电阻精确（0．1％），可用一个9．6kΩ的电阻与一个1kΩ电位器串联，然后通过调节电位器来获得精确的10kΩ。图5所示是一个电流／电压和绝对／摄氏温标的转换电路，其中运算放大器A1被接成电压跟随器形式，以增加信号的输入阻抗。而运放A2的作用是把绝对温标转换成摄氏温标，给A2的同相输入端输入一个恒定的电压（如1．235V），然后将此电压放大到2．73V。这样，A1与A2输出端之间的电压即为转换成的摄氏温标。
2、报警装置的设计
电路由超低频振荡和音频振荡两部分组成，将此电路与主电路的输出电压连接，通过LM324接成电压比较器，进行上限电压设置，实现报警功能。

3、A／D转换和显示电路的设计
其中，ICL7106是3位半显示的A／D转换电路，它内含液晶显示驱动电路，可用来进行A／D转换和LCD显示驱动。

由ICL7106组成的三位半数字显示原理图如图所示。量程为200.0mV。若将量程改为2.000V，基准电压改为1.000V。这时可把R3改为470kΩ，RP1改为10kΩ多圈电位器，同时将C3改换为0.047µF。
3.1.3数字温度测量系统组成框图

温度传感器
AD590
运算放大器
LM324
A\D转换器
7106
液晶显示器
L