自动温度控制系统
TEMPERATURE AUTOCONTROL SYSTEM
中国·济南
朱瑞 张鹏 陈耿炎 张洁 徐婷婷
2006．12
摘要：本实验以 LabVIEW 可视化图形编程开发环境为平台，使用声卡和温度传感器加外围电路，测量和显
示外部温度变化，并控制风扇和加热丝进行相关操作，使一定空间范围内的温度保持基本恒定。通
过实际应用，加深对 LaVIEW 开发环境和实时控制的理解。
关键词：温度自动控制 LabVIEW 风扇 电热丝
Abstract: The system is based on the program designing environment of LabVIEW . It contains the data
collecting card, the temperature sensor and the outside circuit, to measure the outside
temperature changing and demonstrating it. Then the computer controls an electric fan or a
heating wire to keep the temperature within a certain range.
Key words: temperature autocontrol, LabVIEW , fan, heating wire
1．系统设计
1．1 系统总体设计方案
设计框图如下所示：
图 1 系统总体设计框图
1．2 单元电路方案的论证与选择
硬件电路的设计是整个实验的关键部分，我们在设计中主要考虑了这几个方面：电路简
单易懂，较好的体现物理思想；可行性好，操作方便。在设计过程中有的电路有多种备选方
案，我们综合各种因素做出了如下选择。
1．2．1 温度信号采集电路的论证与选择
方案一：采用温度传感器 DS18B20
美国 DALLAS 公司的产品可编程单总线数字式温度传感器 DS18B20 可实现室内温度信号
的采集，有很多优点：如直接输出数字信号，故省去了后继的信号放大及模数转换部分，外
围电路简单，成本低;单总线接口，只有一根信号线作为单总线与 CPU 连接，且每一只都有
自己唯一的 64 位系列号存储在其内部的 ROM 存储器中，故在一根信号线上可以挂接多个
DS18820,便于多点测量且易于扩展。
DS 18 B2 0 的测温范围较大，集成度较高，但需要串口来模拟其时序才能使用，故我们
没有选用此方案。
方案二：采用温敏元件
本系统中我们采用 MF58 型高精度负温度系数热敏电阻器及其外围电路，组成温度信号
采集电路。相比较方案一，方案二后续电路较复杂，且需进行温度标定，但由于此方案能够
较好的体现物理思想，通过实验标定温度，可以使我们更好的理解模拟信号与数字信号的转
化，故我们采用了此方案。
MF58 型高精度负温度系数热敏电阻器有许多优点：稳定性好，可靠性高；阻值范围宽：
0.1-1000K ；阻值精度高；由于玻璃封装，可在高温和高温等恶劣环境下使用；体积小、重
量轻、结构坚固，便于自动化安装（在印制线路板上）；热感应速度快、灵敏度高。故我们
采用此温敏元件。
1．2．2 温度控制接口电路的论证与选择
LabVIEW
操作平台
温
度
信
号
采
集
电
路
温
度
控
制
接
口
电
路
继电器控制
与加热电路
继电器控制
与降温电路
我们采用频压转化电路将频率信号转化成电压信号，进而控制加热与降温电路工作。选
用集成式频率／电压转换器 LM2907，配以外加电路，能将经 PC 机处理后输出的频率信号转
换为直流电压信号，电压信号控制继电器（相当于开关）工作从而使电路联通，电风扇或加
热丝工作。
在一定范围内，LM2907 的频率和电压转换可成线性关系，可以实现电热丝加热功率和
风扇转速的连续可调。由于技术原因，我们未能实现这项功能，预留此项功能，可以作为功
能扩展。
1．2．3 加热与降温电路的论证与选择
方案一：加热功率与风扇转速的连续可调
由数据选择器与两片 LM2907（后接功率放大电路）分别连接加热和降温电路，实现加
热功率与风扇转速的连续可调，如 1.2.2 所述。原理图如下：
图 2 加热功率与风扇转速的连续可调电路原理图
方案二：采用电热丝加热，风扇降温
由继电器作为开关，控制加热丝和电风扇的电路联通，并有单独的电路为其供电，实现
“电器隔离”。
1．3 软件设计
频压转
换电路
LM2907
频压转
换电路
LM2907
数
据
选
择
器
功率
放大
电路
功率
放大
电路
升温
电路
降温
电路
计
算
机
