溫度報警器設(shè)計(jì)__陜西理工課設(shè)

1、 電子技術(shù)綜合課程 設(shè) 計(jì) 課 程： 電子技術(shù)綜合課程設(shè)計(jì) 題 目： 溫度報警器 所屬院(系) 物電學(xué)院 專業(yè)班級 電子1103班 姓 名 安鵬飛 學(xué) 號： 指導(dǎo)老師 張志偉 完成地點(diǎn) 501#高頻實(shí)驗(yàn)室 2013年 09月 20 日目錄前言3課程設(shè)計(jì)任務(wù)書5一、設(shè)計(jì)方案及思路71.1設(shè)計(jì)任務(wù) 71.2設(shè)計(jì)方案7二、電路的組成72.1多輸出電源電路72.2放大電路和窗口比較器電路92.3單頻蜂鳴器電路112.4雙頻蜂鳴器電路112.5綜合電路圖11三、各個模塊123.1電源電路123.2放大電路和窗口比較器電路123.3單頻蜂鳴器報警電路123.4雙頻蜂鳴器報警電路12四、綜合電路 134.1

2、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)134.2元器件清單13五、實(shí)驗(yàn)裝調(diào)145.1裝調(diào)步驟與方法145.2出現(xiàn)故障及處理14六、心得與體會15七、致謝16八、附錄168.1元器件管腳圖及功能168.2參考文獻(xiàn)198.3總體電路圖20前言電子技術(shù)綜合課程設(shè)計(jì)是集電路分析、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)以及電路實(shí)驗(yàn)、模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)、數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)等課程之后的一門理論與實(shí)踐相結(jié)合的綜合設(shè)計(jì)性課程。它的開展是為了提高和增強(qiáng)我們學(xué)生對電子技術(shù)知識的綜合分析與應(yīng)用能力。這對于提高我們學(xué)生的電子工程素質(zhì)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Ψ浅Ｖ匾请娮蛹夹g(shù)人才培養(yǎng)成長的必由之路。本次課程設(shè)計(jì)加深了我們對所學(xué)理論知識的理解，并能將其熟練應(yīng)用，做到理論與實(shí)際

3、相結(jié)合。而用實(shí)際器件搭建電路，培養(yǎng)我們學(xué)生分析問題、解決問題的實(shí)踐能力。我相信，我會在本次課程設(shè)計(jì)中受益匪淺，為將來的學(xué)習(xí)，畢業(yè)設(shè)計(jì)以及工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過課程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)以下三個目標(biāo)：第一，讓學(xué)生初步掌握電子線路的試驗(yàn)、設(shè)計(jì)方法。即學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)要求和性能參數(shù)，查閱文獻(xiàn)資料，收集、分析類似電路的性能，并通過組裝調(diào)試等實(shí)踐活動，使電路達(dá)到性能指標(biāo)。第二，課程設(shè)計(jì)為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)實(shí)踐，而課程設(shè)計(jì)的著眼點(diǎn)是讓學(xué)生開始從理論學(xué)習(xí)的軌道上逐漸引向?qū)嶋H運(yùn)用，從已學(xué)過的定性分析、定量計(jì)算的方法，逐步掌握工程設(shè)計(jì)的步驟和方法，了解科學(xué)實(shí)驗(yàn)的程序和實(shí)施方法。第三，培養(yǎng)勤于思考的

4、習(xí)慣，同時通過設(shè)計(jì)并制作電子產(chǎn)類品，增強(qiáng)學(xué)生這方面的自信心及興趣。本課程設(shè)計(jì)以電工電子技術(shù)的基本理論為基礎(chǔ)，著重掌握電路的設(shè)計(jì)裝調(diào)及性能參數(shù)的調(diào)試方法。本課程設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到如下基本要求：（1） 綜合運(yùn)用電子技術(shù)課程中所學(xué)的理論知識獨(dú)立完成一個實(shí)際應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)。（2）通過查閱手冊和參考文獻(xiàn)資料，培養(yǎng)獨(dú)立分析和解決實(shí)際問題的能力。（3）熟悉常用電子元器件的類型和特性，并掌握合理選用的原則。（4）掌握電子電路的安裝和調(diào)試技能。（5）熟悉使用各類數(shù)字式電子儀器的規(guī)范使用方法。（6）學(xué)會撰寫課程設(shè)計(jì)論文。（7）培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。（8）由于本次試驗(yàn)是分組完成，所以培養(yǎng)團(tuán)結(jié)協(xié)作能力尤為重

5、要。在溫度報警器電路的課程設(shè)計(jì)中，不僅得到了指導(dǎo)老師的關(guān)心和鼓勵，而且得到了許多同學(xué)的無私幫助，在此表示衷心的感謝。同時，因設(shè)計(jì)者水平有限，設(shè)計(jì)論文中錯誤在所難免，懇請不吝指教。任務(wù)書溫度報警器的設(shè)計(jì)與制作一、任務(wù)和要求：1、用壓電陶瓷蜂鳴器作為電聲元件；2、當(dāng)溫度在10至30范圍內(nèi)（允許誤差1）時報警器不發(fā)聲響，當(dāng)溫度超過這個范圍時，報警器發(fā)出聲響，并根據(jù)不同音調(diào)區(qū)分溫度的高低，即： （1）當(dāng)溫度高與30時，報警器發(fā)出兩種頻率交換的“嘀嘟”聲響。 （2）當(dāng)溫度低于10時，報警器發(fā)出單頻率聲響。3、溫度傳感器輸出電壓可由直流信號源模擬，以0設(shè)計(jì)并制作一個溫度報警器，要求如下：為0mv，溫度每上

6、升1，遞增2mv;4、設(shè)計(jì)并制作本電路所用直流電源。二、設(shè)計(jì)框圖溫度模擬信號直流電源放大比較電路音頻報警器三、所需儀器設(shè)備1、模擬電子試驗(yàn)箱 一臺2、數(shù)字萬用表 一塊3、雙蹤示波器 一臺4、直流穩(wěn)壓電源 一臺 5、剪刀、平口起子、鑷子 各一把6、面包板 一塊一、設(shè)計(jì)方案及思路1、設(shè)計(jì)任務(wù)（1）用壓電陶瓷蜂鳴器作為電聲元件；（2）當(dāng)溫度在10至30范圍內(nèi)（允許誤差1）時報警器不發(fā)聲響，當(dāng)溫度超過這個范圍時，報警器發(fā)出聲響，并根據(jù)不同音調(diào)區(qū)分溫度的高低，即：當(dāng)溫度高與30時，報警器發(fā)出兩種頻率交換的“嘀嘟”聲響；當(dāng)溫度低于10時，報警器發(fā)出單頻率聲響；溫度傳感器輸出電壓可由直流信號源模擬，以0為0

7、mv，溫度每上升1，遞增2mv；（3）設(shè)計(jì)并制作本電路所用直流電源。2、設(shè)計(jì)方案蜂鳴器窗口比較器放大器多輸出電源根據(jù)任務(wù)要求，所設(shè)計(jì)電路分為四個模塊：多輸出電源、放大器、窗口比較器和蜂鳴器。其中放大器的設(shè)計(jì)，既可以采用三極管放大，也可以采用集成運(yùn)放放大，考慮到電路檢測的方便，采用集成運(yùn)放設(shè)計(jì)放大電路。對于比較器的選擇還是比較定向的，因?yàn)闀蠈W(xué)過的比較器，例如單限比較器、滯回比較器等，都不能實(shí)現(xiàn)我們要控制一段連續(xù)區(qū)域的要求，所以我們就選擇了窗口比較器，可以模擬實(shí)現(xiàn)高溫低溫。蜂鳴器有單雙頻之分，亦有兩種設(shè)計(jì)方法：三級管構(gòu)建單雙頻電路或555構(gòu)建單雙頻電路，為使電路簡單易檢測，決定采用555構(gòu)建單雙

8、頻電路。二、單元電路設(shè)計(jì)1、多輸出電源電路直流穩(wěn)壓5V,12V,-12V電源的設(shè)計(jì)(1)集成穩(wěn)壓器集成穩(wěn)壓器的輸出電壓Uo應(yīng)與穩(wěn)壓電源要求的輸出電壓的大小及范圍相通。穩(wěn)壓器的最大允許電流IcmIomax (3)整流二極管 整流二極管VD2的反向擊穿電壓Urm應(yīng)滿足：UmU2 其額定工作電流應(yīng)滿足：IfIomax（4） 濾波電容濾波電容C的容量可由下式計(jì)算：C= （1.7） 其中，Ui穩(wěn)壓器輸入端紋波電壓的峰峰值 t電容C放電時間，t= =0.01s Ic電容C放電電流，可取Ic=Iomax 濾波電容的耐壓值應(yīng)大于U2。（5） 系統(tǒng)設(shè)計(jì)穩(wěn)定直流源設(shè)計(jì)的一般思路是讓輸入電壓先通過電壓變壓器，再通過

9、整流網(wǎng)絡(luò)，然后經(jīng)過濾波網(wǎng)絡(luò)最后經(jīng)過穩(wěn)壓網(wǎng)絡(luò)。方案1.我們可以采用以橋式整理電路實(shí)現(xiàn)整流的目的，以大電容作為濾波電路，然后接負(fù)載。但是這樣做有以下不足之處，如負(fù)載的影響很大，電壓不可調(diào)以及沒有保護(hù)電路等一下列問題。我們采用某些芯片，可以解決以上的問題。方案2.以全波整流電路作為整流網(wǎng)絡(luò)，以極性電容作為濾波網(wǎng)絡(luò)，采用固定式三端集成穩(wěn)壓電路7805和7905設(shè)計(jì)制作連續(xù)可調(diào)的雙極型直流穩(wěn)壓電源。如下圖所示，220V（幅值311V）50Hz市電經(jīng)變壓器220:25輸出兩組獨(dú)立的25V交流，經(jīng)橋堆整流、大電容濾波后分別經(jīng)過集成穩(wěn)壓塊LM7805C與LM7905C作用得到5V的直流輸出。穩(wěn)壓電源一般由變壓

10、器、整流器和穩(wěn)壓器三大部分組成，如圖1所示 圖1 直流電源系統(tǒng)方框圖電源變壓器：將電網(wǎng)提供的220V交流電壓轉(zhuǎn)換為各種電路設(shè)備所需的交流電壓。多輸出電源電路圖：2、放大器電路 放大器電路圖：3、窗口比較器電路 窗口比較器電路圖：4、單頻蜂鳴器報警電路5、雙頻蜂鳴器報警電路由后級555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器控制前級555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，從而使蜂鳴器可以發(fā)出兩種不同的聲響。三、各個模塊1、電源電路 設(shè)計(jì)電源電路，是把220v 50Hz的交流電壓經(jīng)整流、濾波、變壓，轉(zhuǎn)換為+5v、+12v以及-12v電壓。2、放大電路和窗口比較器電路 放大電路采用同相比例放大。電壓比較部分采用窗口比較器電路。3、單頻蜂鳴器報警電

11、路 由于其只發(fā)出一種聲音，則利用一個555定時器構(gòu)成一個多諧振蕩器。4、雙頻蜂鳴器報警電路 設(shè)計(jì)理論：555定時器主要是與電阻、電容構(gòu)成充放電電路，并有兩個比較器來檢測電容器上的電壓。要求發(fā)出兩種聲音，則利用兩個555定時器。555集成電路是8腳封裝，雙列直插型。其中6管腳稱閾值端，是上比較器的輸入；2管腳是觸發(fā)端，是下比較器的輸入；3管腳是輸出端。我設(shè)計(jì)的報警電路時由后級555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器控制前級555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，從而使蜂鳴器可以發(fā)出兩種不同的聲響。將第一個555定時器的3管腳接在第二個555定時器的5管腳，改變了5管腳的2/3的Vcc。設(shè)計(jì)器材選擇：蜂鳴器、10F電容、電阻若干、555定

12、時器四、綜合電路 1、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)將以上四大部分連接起來，測得如下數(shù)據(jù)：放大器輸入放大器輸出（窗口比較器輸入）窗口比較器輸出之單頻RST電壓窗口比較器輸出之雙頻RST電壓單頻蜂鳴器雙蜂鳴器0.013V1.340V5.537V-0.756V響不響0.023V3.308V-0.754V-0.756V不響不響0.063V6.229V-0.754V5.083V不響響2、元器件清單名稱數(shù)量備注變壓器1220v16v橋式電路1LM78121LM79121LM78051LM3241NE5553蜂鳴器2200Hz電解電容22200F電容533F電容34.7F電容10.01F電阻3100K電阻410K電阻33.3K

13、電阻41K滑動變阻器2100K滑動變阻器210K電源插頭1導(dǎo)線若干絕緣膠布若干五、實(shí)驗(yàn)裝調(diào) 1、裝調(diào)的步驟與方法本次課設(shè)四人一組，各盡其能，我們分了四個模塊，有直流電源電路，放大電路，窗口比較器電路，單蜂鳴報警電路以及雙蜂鳴報警電路。我們先做了電源，經(jīng)過安裝調(diào)試后，接好了電源，用萬用表測量從LM7812輸出的電壓值約為12V,從LM7805輸出的電壓值約為5V,從LM7912輸出的電壓值約為-12V后,這樣直流電源就完成了，然后是放大電路，放大電路由我負(fù)責(zé)完成，我選用的是LM324，兩個1k的電阻和兩個100K的電阻，還有一個10k的滑動變阻器，最終組成了放大電路，經(jīng)示萬用表的測量，放大倍數(shù)約

14、為100。接下來完成的是窗口比較電路，窗口比較電路是由兩個LM324組成的電路，然后就是單蜂鳴報警電路，控制電路是由一塊NE555組成，最后就是雙蜂鳴報警電路，控制電路的主要元器件是兩塊NE555。將以上模塊連接在一起就構(gòu)成了所要求功能的溫度報警電路。2、出現(xiàn)故障及處理（1）在連接直流電源時，整流電橋的正負(fù)方向出現(xiàn)錯誤，導(dǎo)致電路接入220V 50Hz的電源時LM7912總是發(fā)燙，還有LM7912是1端口接地2端口接輸入3端口接輸出，正好和LM7812、LM7805不同，LM7805和LM7812都是1端口接輸入2端口接地，最后更改了整流電橋以及LM7912的正負(fù)方向后電路的輸出才正常了。（2）

15、在放大電路時，按照圖紙連接好電路圖后，調(diào)試時發(fā)現(xiàn)放大的倍數(shù)很小，就不是我們理論上所計(jì)算的數(shù)值，我們又改變了滑動變阻器的數(shù)值，是放大倍數(shù)接近100。（3）在接單蜂鳴報警電路時和雙蜂鳴報警電路時，由于我們給輸入的電壓值不是很穩(wěn)定，所以導(dǎo)致當(dāng)溫度值大于30時，溫度報警器的雙蜂鳴報警器發(fā)出的聲音為嘀嘀嘀后來我們把NE555的輸出端口接入示波器經(jīng)過調(diào)整最終得到了穩(wěn)定的方波，最后溫度報警器的發(fā)生裝置也就輸出為正常的嘀嘟嘀嘟聲了。 六、心得和體會電子技術(shù)綜合課程設(shè)計(jì)是基于數(shù)模電的課程設(shè)計(jì)，是學(xué)習(xí)電子技術(shù)的一個重要環(huán)節(jié)。本次課程設(shè)計(jì)棋的流程大體為：課程設(shè)計(jì)動員大會、指導(dǎo)老師分配小組課設(shè)任務(wù)、各小組進(jìn)行審題分析

16、并設(shè)計(jì)電路，指導(dǎo)老師審圖通過后領(lǐng)取元器件、試驗(yàn)測試調(diào)試、指導(dǎo)老師檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。本次課程設(shè)計(jì)加深了我們對所學(xué)理論知識的理解，并能將其熟練應(yīng)用，做到理論與實(shí)際相結(jié)合。設(shè)計(jì)的過程中遇到過挫折和困難，當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)電路連接完卻不能正常運(yùn)行時大家都很沮喪，但我們又立刻振作起來，與別組同學(xué)進(jìn)行了探討。課程設(shè)計(jì)時很累，但生活就是這樣，汗水預(yù)示著結(jié)果也見證著收獲。勞動是人類生存生活永恒不變的話題。同時我認(rèn)為我們的工作是一個團(tuán)隊(duì)的方式進(jìn)行的，團(tuán)隊(duì)需要個人，個人也離不開團(tuán)隊(duì)，必須發(fā)揚(yáng)團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。某個人的離群都可能導(dǎo)致整項(xiàng)工作的失敗。實(shí)習(xí)中只有一個人知道原理是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須讓每個人都知道，否則一個人的錯誤，就有可

17、能導(dǎo)致整個工作失敗。團(tuán)結(jié)協(xié)作是我們實(shí)習(xí)成功的一項(xiàng)非常重要的保證。而這次實(shí)習(xí)也正好鍛煉我們這一點(diǎn)，這也是非常寶貴的。對我而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。挫折是一份財(cái)富，經(jīng)歷是一份擁有。這次實(shí)習(xí)必將成為我人生旅途上一個非常美好的回憶！此次課程設(shè)計(jì)，學(xué)到了很多課內(nèi)學(xué)不到的東西，比如獨(dú)立思考解決問題，出現(xiàn)差錯的隨機(jī)應(yīng)變，和與人合作共同提高，都受益匪淺，今后的制作應(yīng)該更輕松，自己也都能扛的起并高質(zhì)量的完成項(xiàng)目。對于我來說，收獲最大的是自己主動去解決問題，并在試驗(yàn)中總結(jié)解決方法，學(xué)會去分析問題出現(xiàn)的原因，以及應(yīng)該從哪個部分去解決，但無法出現(xiàn)正確結(jié)果是，需耐心的檢查電路，因?yàn)榇蠖鄶?shù)出問題都是因

18、為一兩根線沒接或接錯的問題。本次試驗(yàn)?zāi)軌虺晒σ矝_更體現(xiàn)了我們團(tuán)隊(duì)的協(xié)作能力，大家都很積極的參與，這減少了不必要的錯誤，同時加快了設(shè)計(jì)完成的時間，同樣要感謝老師的指導(dǎo)和幫助，是我們能順利完成課程設(shè)計(jì)。總體來說，通過這次課程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，讓我對各種電路都有了大概的了解，也學(xué)會了常用繪圖軟件的使用，在平時的理論學(xué)習(xí)中遇到的問題都一一解決，加深了我對專業(yè)的了解，培養(yǎng)了我對學(xué)習(xí)的興趣，為以后的學(xué)習(xí)打下了好的開端，我受益匪淺。同時，讓我明白：這些電路還是應(yīng)該自己動手實(shí)際操作才會有深刻理解，才會有收獲，所謂“一行勝千言”果然不假。七、致謝感謝陜西理工學(xué)院給我們提供了這次實(shí)踐的機(jī)會。本次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了。設(shè)

19、計(jì)前，老師耐心的帶領(lǐng)大家分析了本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路。在設(shè)計(jì)的過程中，我們也遇到了不少問題。在組員認(rèn)真的討論以及與其他做本設(shè)計(jì)的同學(xué)的探討下，我們將問題逐一化解。老師務(wù)實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)、平易近人，耐心地指導(dǎo)我們做課設(shè)分析等。在此感謝老師的指導(dǎo)，也感謝其他各組同學(xué)的無私幫助。 八、附錄 1、元器件管腳圖及簡介 LM324管腳圖LM324是四運(yùn)放集成電路，它采用14腳雙列，它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。每一組運(yùn)算放大器可用上圖左所示的符號來表示，它有5個引出腳，其中“+”、“-”為兩個信號輸入端，“V+”、“V-”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中，Vi

20、-（-）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相同。LM324的引腳排列見下圖。CB555管腳圖1地 GND 2觸發(fā) 3輸出4復(fù)位 5控制電壓 6門限(閾值） 7放電 8電源電壓Vcc555 定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為 555，用 CMOS 工藝制作的稱為 7555，除單定時器外，還有對應(yīng)的雙定時器 556/7556。555 定時器的電源電壓范圍寬，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V 工作，輸出驅(qū)動電流約為 200mA，因而其輸出可與 TT

21、L、CMOS 或者模擬電路電平兼容。 555 定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。555內(nèi)部包括兩個電壓比較器，三個等值串聯(lián)電阻，一個 RS 觸發(fā)器，一個放電管 T 及功率輸出級。它提供兩個基準(zhǔn)電壓VCC /3 和 2VCC /3555 定時器的功能主要由兩個比較器決定。兩個比較器的輸出電壓控制 RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng) 5 腳懸空時，則電壓比較器 A1 的反相輸入端的電壓為 2VCC /3，A2 的同相輸入端

22、的電壓為VCC /3。若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于VCC /3，則比較器 A2 的輸出為 1，可使 RS 觸發(fā)器置 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3，同時 TR 端的電壓大于VCC /3，則 A1 的輸出為 1，A2 的輸出為 0，可將 RS 觸發(fā)器置 0，使輸出為 0 電平。LM7805、LM7812、LM7912管腳圖將正面對著自己，管腳在下，圓孔端在上，左中右三卻分別是123腳。它們的1、2腳是電壓輸入端，1接電源正，2接地。它們的2、3腳為電壓輸出端，3接電源輸出，2接地。LM7912，輸入端接12-14VDC即可，輸出的是-12VDCLM7812輸入端接12-14VDC，輸出的是12VDCLM7805輸入端接6VDC，輸出的是5VDC。 二輸入端四與非門