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1、电子技术综合课程设计课程：电子技术综合课程设计题目：温度报警器所属院（系）专业班级姓 名 学号：指导老师完成地点2011年 月曰前 言电子技术综合课程设计是集电路分析、模拟电子技术、数字电子技术以及电路实验、模拟电子技术实 验、数字电子技术实验等课程之后的一门理论与实践相结合的综合设计性课程。它包括选择课程、电子电 路设计、组装、调试和编写总结报告等实践内容。它的开展是为了提高和增强我们学生对电子技术知识的 综合分析与应用能力。这对于提高我们学生的电子工程素质和科学实验能力非常重要，是电子技术人才培 养成长的必由之路。本课程设计任务要求是完成一个温度报警器的制作，并实现当温度高于30C时发出双
2、音报警，温度低 于10C时发出单音报警的功能要求。本设计中充分展示了模拟电子技术的优点，利用放大电路、窗口比较 器进行温度的判定，再结合数字电子技术的优点，充分利用单元电路的功能来实现报警，将模电、数电紧密 结合，综合应用，不但对知识有了更进一步的掌握，提高了动手能力，对于以后的就业打下了一定的基础。通过课程设计实现以下三个目标：第一，让学生初步掌握电子线路的试验、设计方法。即学生根据设计要求和性能参数，查阅文献资料， 收集、分析类似电路的性能，并通过组装调试等实践活动，使电路达到性能指标。第二，课程设计为后续的毕业设计打好基础。毕业设计是系统的工程设计实践，而课程设计的着眼点 是让学生开始从
3、理论学习的轨道上逐渐引向实际运用，从已学过的定性分析、定量计算的方法，逐步掌握 工程设计的步骤和方法，了解科学实验的程序和实施方法。第三，培养勤于思考的习惯，设计并制作电子产类品，增强学生这方面的自信心及兴趣。本课程设计以电工电子技术的基本理论为基础，着重掌握电路的设计装调及性能参数的调试方法。本课 程设计应达到如下基本要求：(1) 综合运用电子技术课程中所学的理论知识独立完成一个实际应用电路的设计。(2) 通过查阅手册和参考文献资料，培养独立分析和解决实际问题的能力。(3) 熟悉常用电子元器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则。(4) 掌握电子电路的安装和调试技能。(5) 熟悉使用各类数字式
4、电子仪器的规范使用方法。(6) 学会撰写课程设计论文。(7) 培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。(8) 由于本次试验是分组完成，所以培养团结协作能力尤为重要。此次课程设计中，不仅得到了指导老师的帮助和鼓励，而且还有同学们的互相支持和帮助，在此表示衷 心的感谢！任务书温度报警器的设计与制作一、任务和要求：1、用压电陶瓷蜂鸣器作为电声元件；2、当温度在10C至30C范围内(允许误差1C)时报警器不发声响，当温度超过这个范围时，报警器发出声响，并根据不同音调区分温度的高低。即：(1) 当温度高与30C时，报警器发出两种频率交换的“嘀一嘟”声响。(2) 当温度低于10C时，报警器发出单频率声响。
5、3、温度传感器输出电压可由直流信号源模拟，以0C为0mv，温度每上升1C，递增2mv;4、设计并制作本电路所用直流电源。二、设计框图三、所需仪器设备1、数字万用表一块2、双踪示波器一台3、直流稳压电源一台4、剪刀、镊子各一把5、面包板一块目录.设计方案及思路1.1整体电路构思1.2设计方案一1.3设计方案二1.4方案的选择10三、电路的仿真图及装调和分析123.1电源的装调123.2放大和比较电路的装调133.3报警电路的装调13二.单元电路设计2.1.电源电路的设计 2.2放大器电路的设计 2.3窗口比较器电路的设计 2.4、温度报警电路的设计133. 4整体电路的装调四、实验结果分析13五
6、、总结和体会15六、参考文献15七、附录16一、设计方案及思路1.1整体电路构思本次温度报警电路的设计我们用压电陶瓷蜂鸣器作为报警电路的电声元件，通过电压的变化来模拟温 度的高低，以0C为0mv，温度每上升1C,递增2mv；由于变化的电压值较小，所以我们采用放大电路对 其进行放大100倍，然后通过后级比较电路对电压进行比较，当温度在10C至30C范围内（允许误差1C） 即电压在20mv至60mv时报警器不发声响，当温度超过这个范围时，即当接收到的输入电压（前级放大器 的输出）小于2V （10C时放大器输出为2V）或者大于6V时（30C时放大器输出为6V），输出高电平以驱 动后级的发生报警电路报
7、警器发出声响，并根据不同音调区分温度的高低，即当温度高与30C时，报警 器发出两种频率交换的“嘀一嘟”声响；当温度低于10C时，报警器发出单频率声响。电路框图如下:根据整体构思，所设计电路分为四个模块：直流电源、信号放大电路，比较电路和报警电路。其中 直流电源由变压器、整流桥、滤波电路、稳压器组成；放大器的设计采用集成运放放大；对于比较器我 们选择窗口比较器，通过电压的变化可以模拟实现高温低温。报警电路有单双频之分，选用555定时器作 成多谐振荡器，以分别实现单双频报警。1.4方案的选择万案一：优点：电路图简单，理论上可以实现报警功能。缺点：比较电路需从直流电源直接取样，所取电压的范围大小不满
8、足对温度变化所对应的电压变化范围。结论：不可行万案一：优点：通过放大电路的作用，能把对应的小电压放大到需要的电压范围，可行性强。缺点：相对于方案一电路较复杂结论：可行二、单元电路设计2.1.电源的设计设计2.1.1任务和要求直流稳压5V,12V电源的设计，输入交流电220v （峰值312v） 50hz。稳定直流电源设计的一般思路是让输入电压交流电220v （峰值312v） 50hz先通过电压变压器（降压 到合适的数值，如16v），再通过整流网络（将正弦波电压转换为直流脉动电压（直交流成分均有），然 后经过滤波网络（减小电压的脉动），最后经过稳压网络（使输出直流电压基本不受电网电压波动和负载 电
9、阻的影响）。采用整流桥实现整流的目的，以1000uF的大电解电容作为滤波电路，采用固定式三端集成稳压器 7812、7805来稳定输出电压。如下图所示，220V（幅值311V） 50Hz交流电经变压器220:16输出两组独立的16V交流电，经整流桥、 大电容滤波后分别经过集成稳压块7812与7805作用得到+12、+5V的直流输出电压。稳压电源组成如图1 所示：D电源 变压器流路 整电波路 滤电稳压电路6 -V就AV” b rw -图1直流电源系统方框图电源变压器：将电网提供的220V交流电压转换为各种电路设备所需的交流电压。TR1U1(VO) V=5.00537TRAN-2P2S直流电源电路图
10、2.1.2整流桥选择整流桥有两根输入交流线和两根输出直流线。经过整流桥上正极M C7812经过稳压、滤波可 提供一个+12V电压；+12V电压再经过MC7805后，经过稳压、滤波就可以提供一个+5V的电压。 整流桥负极接地。整流桥的这样就可以给后面的系统提供工作电压了。2.1 3.参数的计算（1）稳压管型号，输入电压和输入电流220v电网电压经过通用变压器T1降压至16V，16V交流电压经桥式电路整流，C1的滤波作用 后变成直流电压，整流成直流的电压，需要+12v的电压，故选用7812型号；稳压管的压差6v左右， 则输出12v左右，选用7805型号的，经过稳压管的消耗，稳压管的电压输出为+5v
11、。（2）故输入电压 UI=12+3+0.6=15.6v，电源变压器的副边电压有效值：U2=15.6/1.213v，所以变压器的输出电压取值是13v，输出电压是最大值是”2*1318v（3）滤波电容:C=1000uF6000uF所以电解电容的参数：1000uF2.2放大器电路的设计（自己设计部分）2.2.1设计任务和要求设计一个10C30C以外的温度报警器，需要用电压来代表温度，设1C用2mv代替，那么在 10C30C则表示成20mv60mv，即电源供的电压在20mv60mv范围以外的电路报警，而电源提 供的电压为5v，与所取电压相差很大，这时需要将所取电压放大100倍，即2V6V以外的电压电
12、路报警，需设计一个放大器电路，对电压进行放大，为后续电路做好铺垫。2.2.2设计原理用直流恒压源供电，为了满足增大输入电阻，减小输出电阻，以减少电源的内阻消耗，提高电路的 带负载能力。所选运算放大器功耗低；输出电压与输入电压同相。用一个可调电位器来模拟温度的 变化。2.2.3设计方案选运算放大器：LM324介绍：LM324系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标 准运算放大器相比，它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏 的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源，因而消除 了在许多应用场合中采用外部偏置
13、元件的必要性。它的特点是将4个功能独立的运放集成在同 一个集成芯片里，这样可以大大减少各运放由于制造工艺不同带来的器件性能差异；采用统一 的电源，有利于电源噪声的降低和电路性能指标的提高。特点：1.短路保护输出。2.真差动输入级。3.可单电源工作：3V-32V。4.低偏置电流：最 大100nA。5.每封装含四个运算放大器。6.具有内部补偿的功能。7.共模范围扩展到负电源。 8.行业标准的引脚排列9.输入端具有静电保护功能。具体设计原理：电压串联负反馈，同相比例放大。UP = UN = UI (1)UN - 0RUO - UNRF(2)(UO = 1 +kuN = f1 + RFuP(3)得到
14、R ) R )上式表明uo与ui同相且uo大于ui。电阻选择：因为电源电压为+5V，应选择千欧级电阻，以满足输入电压毫伏级的要求。放大器电路图：析:电路分此电路是同相比例运算电路，电路引入了电压串联负反馈。根据“虚短”和“虚断”，因为净输 入电压为 0，Up=UN=UI，UO=（1+Rf/R）=（1+99/1）Up=100Ui,即：U =（1+R）U2R （如电路总图图）处加一个+12v的直流电压（即7812的输出端），通过滑动电位器R 来改变 1V1放大器的输入电压URv 1。根据实验设计要求（当温度在10C至30C范围内（允许误差1c）时报警器不发声响，当温度超过这个范围时，报警器发出声响
15、。以0C为0mv，温度每上升1C，递增2mv）即低于 20mv报警（单频），20mv-60mv不报警，高于60mv报警（双频）。U 最大为 129100000X 1000=0.12v=120mvU 经过LM324放大100倍后，就变为01.9v报警（单频），2v6v不报警，6.1v10v报 RV1警（双频）。再经窗口比较器比较输出给后续电路。2.3窗口比较器电路的设计（自己设计部分）窗口比较器电路图:由LM324中的两个运放组成1个窗口比较器，以12v为电源电压，经过60k、40k、20k 电阻的分压使窗口比较器的两个基准电压分别为2V、6V。放大器的输出电压U0与两个基准电压进行比较，若小于2v，则B
