测控电路课程设计--杨继豹

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1、 课课 程程 设设 计计课程名称 测控电路题目名称 基 GSM 和手机终端的水满报警系统学生学院 信息工程学院专业班级 12 级计算机测控（2）班学 号 3112002375学生姓名 杨继豹指导教师 刘伟 2014 年 12 月 30 日目录目录1.课程设计任务书- -22.摘要-53.系统组成框图及整体功能-63.1 水满报警电路-73.1.1 水满报警电路设计目的-73.1.2 水满报警电路工作原理-73.1.3 主要元器件介绍-83.1.4 电路参数的计算-123.1.5 设计的数据分析-133.1.6 PROTEL 制作 PCB 板-143.2 单片机及 GSM 通信电路-153.2.

2、1 主控板电路设计-153.2.2 GSM 概述及 GSM900A 模块介绍-153.3 手机终端 APP 设计-173.3.1 手机选择-203.3.2 手机端软件开发环境-203.4软件设计-213.5设计感悟-233.6参考文献-233.7 作品展示和程序列表-23广东工业大学课程设计任务书广东工业大学课程设计任务书题目名称水满报警电路学 院信息工程学院专业班级测控技术与仪器专业计算机方向 12（2）姓 名杨继豹学 号3112002375一、课程设计的内容1 1、设计内容、设计内容（1）电路工作原理分析； （2）详细分析 CD4011 的多种具体应用典型电路；（3）计算流过 R4、R2、

3、R1 电阻的电流；（4）计算与非门 3、与非门 4、R3、C1 构成的振荡器频率，并分析起振 原 理；（5）分析 VD1 的作用；2 2、电路仿真、电路仿真根据水满报警电路工作原理，选用相应软件实现电路的仿真，并画出 电路各点的信号波形，测量振荡器频率。3 3、使用、使用 ProtelProtel 绘制电路原理图，布局绘制电路原理图，布局 PCBPCB 板，使用热转印或者曝光方法板，使用热转印或者曝光方法制作电路板，根据系统原理图及所选择的元件及参数，购买相应元器件，完成制作电路板，根据系统原理图及所选择的元件及参数，购买相应元器件，完成电路焊接、调试。电路焊接、调试。 二、课程设计的要求与数

4、据1 1、完成水满报警电路的分析与制作；、完成水满报警电路的分析与制作；2 2、讨论与分析，制作与调试，演示与答辩，提交设计报告。、讨论与分析，制作与调试，演示与答辩，提交设计报告。三、课程设计应完成的工作1 1、电路原理图设计；、电路原理图设计；2 2、电路工作原理分析；、电路工作原理分析；3 3、电路参数计算与分析；、电路参数计算与分析；4 4、电路原理仿真；、电路原理仿真；5 5、电路制作、调试；、电路制作、调试；6 6、撰写设计报告；、撰写设计报告；7 7、实物演示与答辩。、实物演示与答辩。四、课程设计进程安排序号课程设计各阶段内容地点起止日期1布置设计安排；讲授设计内容；说明设计要求

5、待定141222 晚上2方案设计、分析与比较实验楼 1- 412 141223 下午3确定方案和电路参数，理论计算、分析及仿真实验楼 1- 412 1412244绘制电路原理图；电路制作、调试；实验楼 1- 412 1412255撰写设计报告；实验楼 1- 412 1412266实物演示、答辩、成绩评定实验楼 1- 412141230五、应收集的资料及主要参考文献1.1. 张国雄等编。测控电路，机械工业张国雄等编。测控电路，机械工业出版社，出版社，2001.8.2001.8.2.2. 赵负图主编，现代传感器集成电路，人民邮电赵负图主编，现代传感器集成电路，人民邮电出版社，出版社，2000.1.

6、2000.1.3.3. 刘征宇主编，线性放大器应用手册，福建科学技术刘征宇主编，线性放大器应用手册，福建科学技术出版社，出版社，2005.1.2005.1.4.4. 蔡锦福等编，运算放大器原理与应用，科学出版社，蔡锦福等编，运算放大器原理与应用，科学出版社，2005.7.2005.7.5.5. 自编，测控电路设计型实验任务书自编，测控电路设计型实验任务书. .发出任务书日期：发出任务书日期：20142014 年年 1212 月月 2020 日日 指导教师签名：指导教师签名：计划完成日期：计划完成日期： 20132013 年年 1212 月月 3030 日日 基层教学单位责任人签章：基层教学单位

7、责任人签章：主管院长签章：主管院长签章：摘要摘要自动水满报警器是当今运用十分广泛的报警器产品，在消防部门、农业生产、公司安全和人们的日常生活都发挥着重要的作用。该电路设计方法颇多，然而其功能却相对单一，一般智能实现水满后自动报警，却无法对水位状态进行自我调节，一般更无法告知使用者从而达到对水满后的状态进行必要的控制，因而本文从自动水满报警电路出发出发设计了一个功能更为完善的电路，本文电路基于 GSM 和手机终端APP，通过对电路工作原理和元件参数选择处理进行了系统的分析，根据工作原理和调试的结果，从所存在的一些问题着手 解决，改变电路结构和元件参数， 从而基本实现了水满报警之后可通过 GSM短

8、信通知用户，用户收到报警信息后可通过手机终端实施远程泄水和加水的功能。关键词关键词：水满报警电路 GSM 单片机 手机 APP系统组成框图及整体功能系统组成框图及整体功能整整体体功功能能：水满报警电路时刻监视水泵中水位的变化，当水位达到满状态时，水满报警电路将会发生报警动作，报警状态为高亮 LED灯闪烁，压电陶瓷发出报警声响，同时控制继电器可以对水泵进行自我锁定水位；同时，水满报警电路向单片机传递水满信号，单片机接收此信号后自动通过 GSM向用户手机发送一条水满短信；当用户接收到该信息后可以通过手机 APP对水泵实施远程的控制。水满报警电路水满报警电路3.1.1 水满报警电路设计目的1）掌握电

9、子系统的一般设计方法2）培养综合应用所学知识来知道事件的能力3）掌握常用元器件的识别和测试4）熟悉常用仪表、了解电路的基本调试方法5）了解 CD4011、继电器和压电陶瓷片的功能和运用3.1.2 水满报警电路工作原理工作原理：S1 是电源开关，当 S1 按下时接通电源，电路正常工作；S1 弹起时断开电源。电路图中 4 个与非门使用 CD4011 内部集成的与非门实现；其中水箱中的 A、B 两根检测电极，作为水位控制的传感器。当水未满(或未达到预定水位时)，A、B 间为断开状态，阻值很大，所以与非门 1 的输入端为高电平，输出端为低电平，三极管 VTl 截止，则继电器 J1 线圈无电流通过，J1

10、不工作。同时，由于与非门 3 的上输入端和与非门 1 的输出端相连，也为低电平，故由与非门 3、4 组成的音频振荡器停振而无信号输出，压电陶瓷片 HTD不发出报警声响。另外，与非门 2 输出为高电平，发光二极管 LED 也不发光。 当水箱水位达到预定水位（如水位达到 B 电极位置时），A、B 间因为水的连接而近似短路状态，所以与非门 1 的输入端为低电平，输出端为高电平，VT1导通，继电器 J1 线圈中有电流通过，继电器吸合，水泵电路导通，水泵工作抽水；同时与非门 3 的上输入端和与非门 1 的输出端相连，也为高电平，故由与非门 3、4 组成的音频振荡器起振，压电陶瓷片发出报警声响。另外，与非

11、门 2输出低电平，发光二极管 LED 发光。3.1.3 主要元器件介绍1） CD4011 芯片的内部结构图和工作原理芯片的内部结构图和工作原理输入与非门 CMOS 芯片 真值表：CD4011 是四 2 输入与非门，当两输入端有一个输入为 0，输出就为 1。当输入端均为 1 时，输出为 0。当两个输入端都为 0 时，输出是 1。2）CD4011 在实际中的典型应用电路在实际中的典型应用电路比如互锁开关电路（用于前置级音源的切换和等响度、平直开关控制，采用继电器切换，可以更合理地布局音频信号走线）、声控灯开关电路，一下就是声控灯开关电路的原理图：其工作原理：D2D5、R7、DW、C3 组成稳压二极

12、管稳压电路产生 7.5V直流电压给控制电路供电。为了使声光控开关在白天开关断开，即灯不亮，由光敏电阻 rg 等元件组成光控电路，r5 和 rg 组成串联分压电路，夜晚环境无光时，光敏电阻的阻值很大，Rg 两端的电压高，即为高电平间 t=2r8c3，改变r8 或 c3 的值，可改变延时时间，满足不同目的。vd3 和 vd4 构成两级整形电路，将方波信号进行整形。当 c3 充电到一定电平时，信号经与非门 vd3、vd4 后输出为高电平，使单向可控硅导通，电子开关闭合；c3 充满电后只向 r8 放电，当放电到一定电平时，经与非门 vd3、vd4 输出为低电平，使单向可控硅截止，电子开关断开，完成一次

13、完整的电子开关由开到关的过程。二极管 vd1vd4 将交流 220v 进行桥式整流，变成脉动直流电，又经 r1 降压，c2 滤波后即为电路的直流电源，为 bm、vt、ic 等供电。D2D5 构成桥式电路，在 U1D 输出端为低电平时，可控硅 SCR 不导通， 电灯 LAMP 无电流通路不会点亮。只有在 U1D输出端为高电平时，可控硅 SCR1 导通时，电灯 LAMP 才会点亮。在实际中，CD4011 还有着许许多多的应用，本次课程设计中，我们就用到了 CD4011 来完成水满报警的功能3）压电陶瓷片 HTD：当电压作用于压电陶瓷时，就会随电压和频率的变化产生机械变形。另一方面，当振动压电陶瓷时，则会产生一个电荷。利用这一原理，当给由两片压电陶瓷或一片压电陶瓷和一个金属片构成的振动器，所谓叫双压电晶片元件，施加一个电信号时，就会因弯曲振动发射出超声波。相反，当向双压电晶片元件施加超声振动时，就会产生一个电信号。压电陶瓷片是一种电子发音元件，在两片铜制圆形电极中间放入压电陶瓷介质材料，当在两片电极上面接通交流音频信号时，压电片会根据信号的大小频率发生震动而产生相应的声音来。压电陶瓷片由于结构