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1、武汉理工大学模拟电子技术基础课程设计说明书1实用温度监测系统实用温度监测系统2015年年 06 月月 10 日日学学 院：院：电子信息工程学院专专 业：业：通信工程 1303学生姓名：学生姓名：张艺学学 号：号：13211075任课教师：任课教师：刘颖武汉理工大学模拟电子技术基础课程设计说明书2目录实验题目：失真放大电路.01实验题目及要求 .22 实验目的与知识背景.22.1 实验目的.22.2 知识点.23 实验过程.43.1 选取的实验电路及输入输出波形.43.2 每个电路的讨论和方案比较.163.3 分析研究实验数据.194 总结与体会.204.1 通过本次实验那些能力得到提高，那些解
2、决的问题印象深刻，有那些创新点。.204.2 对本课程的意见与建议.215 参考文献.21武汉理工大学模拟电子技术基础课程设计说明书3目 录1.电路设计及原理分析.3 1.1 设计任务 .31.2 技术指标 .31.3 电路原理图 .31.4 基本原理 .32.电路模拟与仿真.52.1 仿真软件 .52.2 创建电路模拟图 .72.3 元件列表 .82.4 仿真记录与结果分析 .83.实际电路的安装调试.143.1 元件参数确定 .143.2 电路板布线设计 .143.3 焊接 .143.4 调试与测量 .143.5 分析结果及改进 .164.总结.165.心得体会.176.参考文献.18武汉
3、理工大学模拟电子技术基础课程设计说明书41.电路设计及原理分析1.1 设计任务通过 Proteus 软件仿真精密双限温度报警仪设计，在老师点拨我们自学的基础上了解了运放的作用，用了比较器，震荡电路等知识，根据找到的电路图进行仿真，调试电路，明白了温度报警的意义。通过比较器产生“数字模拟信号” ，使得在信号产生的时候，震荡电路工作产生震荡信号驱动扬声器报警。1.2 技术指标a.当温度在设定范围内时报警电路不工作；b.当温度低于下限值或高于上限值时，声光报警；c.上下限低于报警 led 用不同颜色；d.上下限可调；e.控温精度度 1f.监测范围 0.5武汉理工大学模拟电子技术基础课程设计说明书51
4、.3 电路原理图1.4 基本原理 本课设选用热敏电阻作为温度感应元件。热敏电阻的基本特性是温度特性。由于热敏电阻是由半导体材料制成的，其中的载流子数目是随温度的升高按指数规律迅速增加的。载流子数目越多，导电能力越强，其电阻率也就越小，因此热敏电阻的电阻值随着温度的升高将按指数规律迅速减小。这和金属中自由电子的导电机制恰好相反，金属中的电阻值是随着温度的上升而缓慢增大的。热敏电阻有正温度系数，临界温度系数与负温度系数之分，本实验所用的为负温度系数的热敏电阻,在较小的温度范围内，其电阻-温度特性曲线是一条指数曲线，可表示为 RT=eT式中，RT 为温度为 T 时的电阻值，与 为与半导体性能有关的常
5、数，T 为热敏电阻的热力学温度。 本课设用的比较器器件是 LM324，这是一个带有四个运算放大器的芯片，其管脚如图所示。我们选择第一组和第二组进行高低温比较。集成运算放大器 A1、A2 构成单门限比较器， A4 构成振荡电图 1-1 电路原理图图 1-2 LM324 示意图武汉理工大学模拟电子技术基础课程设计说明书6路。电路中的热敏电阻 Rt 与 RV3 串联，分压值为 Va，分别加在运放 A1、A2 同相端与反相端上，与上、下限设置温度 RV1、RV2 的分压比较，当 Va 介于上限、下限电压值之间时，A1、A2 均输出高电平，D2、D3 反偏截止均不亮；当 Va 大于 RV1 的分压时，A
6、2输出低电平，D3 发光 。当 Va 大于 RV2 的分压时，A1 输出低电平，D2 发光 。任何一个发光二极管导通时 A4 所在电路即产生振荡，驱动喇叭发出报警声。调整 C3、R8 可改变振荡频率。调节 RV1 和 RV2 可分别调整报警的上限和下限。当电位器上端阻值减小时，报警点下降。当上端阻值增大时，相应的报警点升高。调节 RV3 可以调整比较电压的大小，从而能根据热敏电阻的温度特性与环境变化带来的需求变化进行调整。其他各电阻起分压作用，以便各电位合适。该电路可以监测在一定温度下的环境，当高于上限或低于下限时会亮灯并报警，可以很好用于很多温度监测领域。2.电路模拟与仿真2.1 仿真软件2
7、.1.1 proteus 简介Proteus 软件是英国 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司） 。它不仅具有其它 EDA 工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus 是世界上著名的 EDA 工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到 PCB 设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、
8、PCB 设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086 和 MSP430 等，2010年即将增加 Cortex 和 DSP 系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，武汉理工大学模拟电子技术基础课程设计说明书7它也支持 IAR、Keil 和 MPLAB 等多种编译器。proteus 与其它单片机仿真软件不同的是，它不仅能仿真单片机 CPU 的工作情况，也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况。因此在仿真和程序调试时，关心的不再是某些语句执行时单片机寄
9、存器和存储器内容的改变，而是从工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结果。对于这样的仿真实验，从某种意义上讲，是弥补了实验和工程应用间脱节的矛盾和现象。2.1.2 Proteus 中 EDA 工具软件Proteus 软件具有其它 EDA 工具软件（例：multisim）的功能。这些功能是： （1）原理布图 （2）PCB 自动或人工布线 （3）SPICE 电路仿真 2.1.3 Proteus 革命性的特点: （1）互动的电路仿真 用户甚至可以实时采用诸如 RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI 器件，部分 IIC 器件。 （2）仿真处理器及其外围电路 可以仿真 5
10、1 系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus 建立了完备的电子设计开发环境。2.1.4 Proteus 四大功能模块（1）智能原理图设计（ISIS） 丰富的器件库：超过 27000 种元器件，可方便地创建新元件； 智能的器件搜索：通过模糊搜索可以快速定位所需要的器件； 智能化的连线功能：自动连线功能使连接导线简单快捷，大大缩短绘图时间； 支持总线结构：使用总线器件和总线布线使电路设计简明清晰； 可输出高质量图纸：通过个性化设置，可以生成印刷质量的
11、BMP 图纸，可以方便地武汉理工大学模拟电子技术基础课程设计说明书8供 WORD、POWERPOINT 等多种文档使用。 （2）完善的电路仿真功能（Prospice） ProSPICE 混合仿真：基于工业标准 SPICE3F5，实现数字/模拟电路的混合仿真； 超过 27000 个仿真器件：可以通过内部原型或使用厂家的 SPICE 文件自行设计仿真器件，Labcenter 也在不断地发布新的仿真器件，还可导入第三方发布的仿真器件； 多样的激励源：包括直流、正弦、脉冲、分段线性脉冲、音频（使用 wav 文件） 、指数信号、单频 FM、数字时钟和码流，还支持文件形式的信号输入； 丰富的虚拟仪器：13
12、 种虚拟仪器，面板操作逼真，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、直流电压/电流表、交流电压/电流表、数字图案发生器、频率计/计数器、逻辑探头、虚拟终端、SPI 调试器、I2C 调试器等； 生动的仿真显示：用色点显示引脚的数字电平，导线以不同颜色表示其对地电压大小，结合动态器件（如电机、显示器件、按钮）的使用可以使仿真更加直观、生动； 高级图形仿真功能（ASF）：基于图标的分析可以精确分析电路的多项指标，包括工作点、瞬态特性、频率特性、传输特性、噪声、失真、傅立叶频谱分析等，还可以进行一致性分析； （3）独特的单片机协同仿真功能（VSM） 支持主流的 CPU 类型：如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430 等，CPU 类型随着版本升级还在继续增加，如即将支持CORTEX、DSP 处理器； 支持通用外设模型：如字符 LCD 模块、图形 LCD 模块、LED 点阵、LED 七段显示模块、键盘/按键、直流/步进/伺服电机、RS232 虚拟终端、电子温度计等等，其COMPIM（C
