高低電平報(bào)警器

1、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)(論文) 高低電平報(bào)警器 院（系）名稱電子與信息工程學(xué)院 專業(yè)班級 學(xué)號 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師起 止 時 間： 2017.1.22017.1.13課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評語院（系）：電子與信息工程學(xué)院 教研室：電子信息工程 學(xué) 號xxxxxxxxxx學(xué)生姓名xxxxxx專業(yè)班級xxxxx課程設(shè)計(jì)（論文）題目高低電平報(bào)警器課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)任務(wù)要求：高低電平報(bào)警器是對一些電器和儀器設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控的裝置。通常用到的儀器都是在一定的輸入電壓范圍內(nèi)工作，超出此范圍，電路就不能正常工作，因此需要對輸入電壓進(jìn)行監(jiān)控。該系統(tǒng)主要完成步進(jìn)電源、觸發(fā)電路、報(bào)警電路等部分設(shè)計(jì)。技術(shù)要求：1、

2、采用中、小規(guī)模數(shù)字集成電路實(shí)現(xiàn)。2、當(dāng)輸入電壓或時電路報(bào)警。3、VI為010V步進(jìn)電源，步進(jìn)1V，自制。4、電源電壓VCC=12V。5、利用Multisim（或EWB）進(jìn)行電路仿真與調(diào)試。指導(dǎo)教師評語及成績平時成績： 答辯成績： 論文成績： 作品成績： 總成績： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日注：平時成績占20%，答辯成績占20%，論文成績占40%，作品成績20%。本科生課程設(shè)計(jì)（論文）摘 要隨著電子技術(shù)的發(fā)展和測試用信號源的廣泛應(yīng)用，鋸齒波和正弦波、方波、三角波作為常用的基本測試信號，鋸齒波電路作為時基電路已在儀器儀表中得到廣泛應(yīng)用。在示波器觀測到被測信號的波形，需要在水平偏轉(zhuǎn)板加上鋸齒波電壓，

3、使電子束沿水平方向均勻掃過熒光屏；電視機(jī)熒光屏行場掃描也需要鋸齒波電壓信號進(jìn)行掃描控制。因此鋸齒波信號產(chǎn)生電路具有廣泛的應(yīng)用意義。本次設(shè)計(jì)的幅度頻率可調(diào)的鋸齒波發(fā)生器，該鋸齒波產(chǎn)生電路以集成運(yùn)算放大器LM324為主要器件，構(gòu)成遲滯電壓比較器和充放電時間常數(shù)不等的積分器，實(shí)現(xiàn)幅度頻率可調(diào)的鋸齒波發(fā)生器。并設(shè)計(jì)電路所需的直流穩(wěn)壓電源。通過可變電阻阻值的改變，使幅度、頻率均可在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，以滿足不同的電子設(shè)備對不同參數(shù)的鋸齒波信號的要求。設(shè)計(jì)電路要從每個單元開始，總體方案化整為零，本系統(tǒng)采用Multisim仿真軟件進(jìn)行仿真測試，測試每個單元電路的功能，在保證仿真正確的前提下控制器件成本，正確

4、使用器件，焊接電路板。關(guān)鍵詞：高低電平；步進(jìn)電源；報(bào)警器；比較器 目 錄第1章 緒論11.1 高低電平報(bào)警器的發(fā)展概況11.2本文研究內(nèi)容1第2章 高低電平報(bào)警器總體設(shè)計(jì)方案12.1 高低電平報(bào)警器設(shè)計(jì)方案論證1第3章 高低電平報(bào)警器單元電路設(shè)計(jì)33.1.1步進(jìn)電源具體電路設(shè)計(jì)33.1.2比較電路設(shè)計(jì)33.1.3 報(bào)警電路設(shè)計(jì)43.2 元器件型號選擇53.3 參數(shù)計(jì)算53.4 高低電平報(bào)警器總體電路圖6第4章 高低電平報(bào)警器電路仿真與調(diào)試74.1 Multisim仿真與調(diào)試74.2 仿真結(jié)果分析8第5章 總結(jié)9參考文獻(xiàn)10附 錄 I11附 錄 II12II第1章 緒論1.1 高低電平報(bào)警器的發(fā)

5、展概況隨著社會的發(fā)展，很多很多的家用電器進(jìn)入我們?nèi)粘Ｉ钪?，在日常生活中，?jīng)常會用到一些電器和儀器設(shè)備只能在一定的輸入電壓范圍內(nèi)工作，超出此范圍，電路工作就不正常。由于這個原因，就需要對輸入電壓進(jìn)行監(jiān)控。所以高低電平報(bào)警器應(yīng)運(yùn)而生。1.2本文研究內(nèi)容本文研究內(nèi)容是對電平高低的監(jiān)測，利用計(jì)數(shù)器和D/A轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)步進(jìn)電源，利用555定時器和相關(guān)電阻電容設(shè)計(jì)比較電路，555定時器和蜂鳴器等組成報(bào)警電路。監(jiān)測電平高低，電平或高或低，電路都會報(bào)警，對應(yīng)電路二極管亮，蜂鳴器蜂鳴。技術(shù)要求：1當(dāng)輸入電壓或 時電路報(bào)警。2VI為010V步進(jìn)電源，步進(jìn)1V，自制。3VCC=12V.4 .分析設(shè)計(jì)要求，明確性能指

6、標(biāo)。必須仔細(xì)分析課題要求、性能、指標(biāo)及應(yīng)用環(huán)境等，廣開思路，構(gòu)思出各種總體方案，繪制結(jié)構(gòu)框圖。5 .確定合理的總體方案。對各種方案進(jìn)行比較，以電路的先進(jìn)性、結(jié)構(gòu)的繁簡、成本的高低及制作的難易等方面作綜合比較，并考慮器件的來源，敲定可行方案。6 .設(shè)計(jì)各單元電路?？傮w方案化整為零，分解成若干子系統(tǒng)或單元電路，逐個設(shè)計(jì)。7.組成系統(tǒng)。在一定幅面的圖紙上合理布局，通常是按信號的流向，采用左進(jìn)右出的規(guī)律擺放各電路，并標(biāo)出必要的說明。14第2章 高低電平報(bào)警器總體設(shè)計(jì)方案2.1 高低電平報(bào)警器設(shè)計(jì)方案論證方案一:電路由驗(yàn)證電路（步進(jìn)電源），比較電路，報(bào)警電路組成。步進(jìn)電路是由計(jì)數(shù)器和DA轉(zhuǎn)換芯片組成，計(jì)

7、數(shù)器的作用是產(chǎn)生二進(jìn)制碼同時計(jì)數(shù)，DA轉(zhuǎn)換芯片將二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換為（0V-10V）直流電。比較電路是由兩個用555定時器組成的施密特觸發(fā)器，一個施密特觸發(fā)器用來與低電平進(jìn)行比較,即Vi與Vcc/3，另一個用來與高電平進(jìn)行比較,即Vi與2Vcc/3。報(bào)警電路是由555定時器組成的多諧振蕩器，產(chǎn)生使蜂鳴器發(fā)聲的波形。報(bào)警電路施密特觸發(fā)器010V步進(jìn)電源圖2.1方案一總體框圖方案二電路由驗(yàn)證電路（步進(jìn)電源），比較電路，報(bào)警電路組成。選用三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器CW317。CW317輸出電壓范圍為1.2V37V，為了能滿足技術(shù)要求輸出010V，可再選用一片CW337（輸出-1.2-37V），使之輸出-1.2

8、V，與CW317的+1.2V相加，從而使輸出電壓達(dá)到0V。根據(jù)技術(shù)要求，此報(bào)警器可由以下幾部分組成，首先要產(chǎn)生輸入電壓VI：010V的值比較器進(jìn)行數(shù)值量的比較，來判斷被測電壓的范圍然后在由D/A轉(zhuǎn)換將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量來驅(qū)動揚(yáng)聲器來報(bào)警。比較電路報(bào)警電路010V步進(jìn)電源圖2.2方案二總體框圖2.2 高低電平報(bào)警器電源設(shè)計(jì)方案論證方案一；電源設(shè)計(jì) 步進(jìn)電路是由計(jì)數(shù)器和DA轉(zhuǎn)換芯片組成，計(jì)數(shù)器的作用是產(chǎn)生二進(jìn)制碼同時計(jì)數(shù)，DA轉(zhuǎn)換芯片將二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換為（0V-10V）直流電。 圖2.3方案一電源設(shè)計(jì)圖方案二；電源設(shè)計(jì)步進(jìn)電源由直流電源和求和電路組成，而直流電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電

9、路4部分組成。各部分的電壓波形如圖2.4所示。由于要求輸出010V步進(jìn)電源，在此選用三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器CW317，CW317輸出電壓范圍為1.2V37V，為了能滿足技術(shù)要求輸出010V，可再選用一片CW337（輸出-1.2-37V），使之輸出-1.2V，與CW317的+1.2V相加，從而使輸出電壓達(dá)到0V。 圖2.4方案一電源設(shè)計(jì)圖第3章 高低電平報(bào)警器單元電路設(shè)計(jì)3.1.1步進(jìn)電源具體電路設(shè)計(jì)步進(jìn)電路在按鍵S1的控制下調(diào)節(jié)電平大小，進(jìn)行試驗(yàn)測試，產(chǎn)生試驗(yàn)所要求的0V-10V電源。是由計(jì)數(shù)器和DA轉(zhuǎn)換芯片組成，計(jì)數(shù)器的作用是產(chǎn)生二進(jìn)制碼同時計(jì)數(shù)，DA轉(zhuǎn)換芯片將二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換為（0V-10V）

10、直流電。圖3.1 步進(jìn)電源電路原理圖3.1.2比較電路設(shè)計(jì)比較電路是由兩個用555定時器組成的施密特觸發(fā)器，一個施密特觸發(fā)器用來與低電平進(jìn)行比較,即Vi與Vcc/3，另一個用來與高電平進(jìn)行比較,即Vi與2Vcc/3。 圖3.2高電平比較電路 圖3.3低電平比較電路由于比較器的參考電壓不同,因而RS觸發(fā)器的置0信號(Vc1=0)和置1信號(Vc2=0)必然發(fā)生在輸入信號的不同電平.因此輸入電壓由高電平變?yōu)榈碗娖胶陀傻碗娖阶優(yōu)楦唠娖剿鶎?yīng)的值也不相同,在從0逐漸升高過程:當(dāng)<時,故。當(dāng)時故保持不變，當(dāng)時，故，因此從高于開始下降過程。當(dāng)時，故不變。當(dāng)以后，故。因此，由此可得回差電壓公式(31)

11、與此同時當(dāng)時，導(dǎo)通電容C放電，當(dāng)<時，截止，電容C充電，由此產(chǎn)生形如圖的電壓波形圖。 （31）根據(jù)技術(shù)要求，UL應(yīng)為，UH應(yīng)為取R1=R2=R3=15K可滿足技術(shù)要求，工作過程如下：當(dāng)VI>UH時，D1導(dǎo)通，Vo為低電平；當(dāng)VI<UL時，D2導(dǎo)通，Vo為低電平；當(dāng)UL<VI<UH時，D1、D2都不導(dǎo)通，Vo為高電平。3.1.3 報(bào)警電路設(shè)計(jì)我們采用發(fā)光二極管報(bào)警，當(dāng)電壓超過限度時二極管閃爍。電路圖如下：圖示電路中VI為窗口比較器的輸出，U3組成矩形波發(fā)生器，U4為單限比較器。U4的同相輸入端是一個連續(xù)變化的以零電位為對稱的三角波，其幅度為V=R3/(R2+R3)V

12、，周期為T=2RCln(1+2R3/R2)，比較器的輸出電壓與三角波相比較，當(dāng)1/3Vcc<VI<2/3Vcc時，VI為高電平。注意應(yīng)使VI>V，此時V為低電平，發(fā)光二極管和蜂鳴器均不工作,。當(dāng)VI2/3Vcc或VI1/3Vcc時，VI為低電平，經(jīng)過單限比較器，V。為正負(fù)相間的矩形波。當(dāng)正電平到來時，發(fā)光二極管發(fā)光；當(dāng)負(fù)電平到來時，發(fā)光二極管熄滅。這樣，只要矩形波發(fā)生器頻率適當(dāng),就可看到發(fā)光二極管連續(xù)閃爍。蜂鳴器發(fā)出嘟嘟聲。圖3.4報(bào)警電路圖3.2 元器件型號選擇步進(jìn)電源：3.3 參數(shù)計(jì)算圖中用4個開關(guān)的不同組合方式來調(diào)節(jié)CW317的輸出電壓Vo1已知VREF是CW317的基

13、準(zhǔn)電壓，其值為VREF=1.25V, 且=VREF(1+R2/R1), 所以=1.25（1+R1/R2）,改變R2即可改變，根據(jù)上式，可以很容易的推導(dǎo)出不同的閉合方式下的值。 由于R2的取值范圍是（01200）W，根據(jù)上面的公式計(jì)算得01v的取值范圍是： 1.25（1+0）V1.25（1+1200/100）V，即01v=(1.2516.25)V。 而CW337的輸出電壓始終為-1.25v。A1組成同相加法器，根據(jù)電路圖，由虛短和虛斷的概念可得： A1組成同相加法器，根據(jù)電路圖，由虛短和虛斷的概念可得：；三個方程聯(lián)立得；由的變化范圍可得

14、到的變化范圍是（015）V，其它電阻和電容的大小由經(jīng)驗(yàn)可得。3.4 高低電平報(bào)警器總體電路圖 由總體電路圖可知，高低電平報(bào)警器結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，通過10V電源驅(qū)動計(jì)數(shù)器，進(jìn)行計(jì)數(shù)，再由D/A轉(zhuǎn)換器把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，即電壓信號，然后送給放大電路，進(jìn)行信號放大，途徑555定時器組成的比較電路，當(dāng)Vi大于2/3Vcc，或者小于1/3Vcc時相應(yīng)電路信號燈亮，由555定時器組成報(bào)警電路中的蜂鳴器工作。此電路較好完成了電平高低的監(jiān)測，有很好的實(shí)用價(jià)值。圖3.5 高低電平報(bào)警器總體電路圖第4章 高低電平報(bào)警器電路仿真與調(diào)試4.1 Multisim仿真與調(diào)試應(yīng)用Multisim 12.0仿真軟件對各部分

15、電路進(jìn)行仿真測試，便于在電路實(shí)物制作之前及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問題，改正設(shè)計(jì)錯誤、調(diào)試電路。圖4.1步進(jìn)電源仿真電路圖直流穩(wěn)壓電源仿真結(jié)果如圖4.2所示。示波器顯示的波形顯示了步進(jìn)的功能。在誤差允許的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求。可以為后續(xù)的比較電路提供穩(wěn)定的電源。圖4.2直流穩(wěn)壓電源仿真結(jié)果圖4.2步進(jìn)電源仿真電路圖如圖4.3所示對鋸齒波和矩形波發(fā)生電路進(jìn)行電路仿真。按照設(shè)計(jì)要求示波器一通道應(yīng)顯示出±10V幅值的矩形波波形，二通道應(yīng)顯示出±10V幅值的鋸齒波輸出。而且隨著對電位器阻值的調(diào)整，幅度、頻率均應(yīng)連續(xù)可調(diào)。圖4.3報(bào)警電路仿真電路4.2 仿真結(jié)果分析通過仿真實(shí)現(xiàn)了高低電平的報(bào)警 此

16、電路具有獨(dú)立工作電源，工作環(huán)境穩(wěn)定，靈敏度高，抗干擾能力強(qiáng)。 經(jīng)仿真驗(yàn)證和實(shí)物圖的焊接測試，實(shí)現(xiàn)了高低電平的監(jiān)測功能，具有很輕的實(shí)用功能。第5章 高低電平報(bào)警器實(shí)物制作5.1 高低電平報(bào)警器電路焊接5.1 實(shí)物焊接圖熟悉電路元件,掌握烙筆的使用方法.老師發(fā)給我們每人一塊電路板,讓我們用烙鐵把各種電路元件拆下來,再焊接上去通過拆的過程,使我們熟練掌握烙鐵的使用方法,同時使我們熟悉電路元件的焊接過程.之后又發(fā)給我們一塊全是貼片元件的電路板,讓我們熟悉貼片元件的焊接.在焊接練習(xí)完成之后如圖所示。 5.2 實(shí)物制作圖第5章 總結(jié)的問題，同時在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不

17、夠深刻，掌握得不夠牢固。比如在設(shè)計(jì)報(bào)警電路時，由于對在三角波與方波之間的轉(zhuǎn)換的內(nèi)容不是很清楚，這就導(dǎo)致了我無法順利的連接電路，通過仔細(xì)研究課本上有關(guān)的內(nèi)容，查資料，這次課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多，不僅是鞏固了先前學(xué)的模電、數(shù)電的理論知識，而且也培養(yǎng)了我的動手能力，更令我的創(chuàng)造性思維得到拓展。希望今后類似這樣課程設(shè)計(jì)、類似這樣的鍛煉機(jī)會能更多些！ 本人簽字： 參考文獻(xiàn)1 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分M.第五版.北京:高等教育出版社,20062 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分M.第五版.北京:高等教育出版社,20063 陸昌輝,吳曉華.MySql核心技術(shù)揭秘M.北京:北京希望電子出版社,20124 王小科,梁冰. Hibernate范例完全自學(xué)手冊M.北京:人民郵電出版社,20125 賽奎春.MySql數(shù)據(jù)庫開發(fā)實(shí)例解析M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,20106形信號發(fā)生器的研制J. 成都信息工程學(xué)院學(xué)報(bào),