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1、模拟电子课程设计模拟电子课程设计题目名称：温度报警器课程设计姓名：学号：班级：模拟电子技术基础课程设计温度报警器课程设计一、设计题目：一、设计题目：设计一个环境温度监测报警电路，通过对温度报警电路的设计、安装和调试，掌握温度报警电路的工作原理和运算放大器在实际电子电路中的应用。二、设计任务与要求二、设计任务与要求在一些要求恒温的场所，如生物实验室、蔬菜大棚等，对温度有一定的要求。如果温度太高，则应及时采取降温措施；如果温度太低，则应及时采取升温措施。为便于及时不解温度是否正常，可使用温度报警器。1）当温度高于在 1030范围内时，报警器不发出声音。当温度超出这个范围时，报警器报出声响，并可根据
2、声响的不同单调区分温度的高低，即：当温度高于30或温度低于10时，报警器发出不同的声音。2）可用 515V 直流稳压电源供电。3）在保证性能的前提下，昼减少功耗，降低成本。三、总体方案：三、总体方案：1.1.基本原理基本原理温度报警器由感知外部温度的桥式测温电路，差动放大电路，滞回比较器及报警器组成。温度报警器是通过对温度有一定的感应的电阻的阻值的变化，转变为相应的电压的变化，从而通过一系列的电路产生相应信号，输入报警器，从而报警器发出不同的声响。测温电路由电阻组成，其中有一个就是对环境温度有感应的热敏电阻，它和其他电阻组成一个支路，另外还要有两个支路，都是用定值电阻组成的，事先就把相应的温度
3、转换相应的电压，从而用不同阻值的电阻分压，这样就可以产生两个固定的温度，可以作为温度的上下限。然后，把它们的比较结果作为输入进差动放大电路，进行一定倍数的电压放大，在把差动电路的输出作为滞回比较器的输入，这是为了稳定输出，把稳定的信号输入报警器中。-1-模拟电子技术基础课程设计这就是一个完整的温度报警电路。2.2.系统框图系统框图报警器外界温度测温电桥差动放大电路滞回比较器差动放大电路滞回比较器报警器四、详细设计：四、详细设计：1.1.测温电桥（见下图，图一）测温电桥（见下图，图一）R8R87 750%50%100k100k Key=AKey=AR1R1D1D11N37121N37120 02
4、 2R2R21k1k 0 04 4R4R4220k220k 0 0R7R7R9R9100k100k 12V12V3 3100k100k 50%50%5 5Key=AKey=A100k100k R3R3R6R620k20k 20k20k VCCVCCVCCVCC6 6R5R5220k220k 0 0图一图一测温电路测温电路测温电桥由一个热敏电阻及若干个用于调节电桥平衡的电阻组成。其中 R7，R8 是分别用-2-模拟电子技术基础课程设计于调节两个电桥平衡的滑动变阻器，R2 是温度传感器。R1,R2,R3,R4 及 R8 组成测温电桥。其呈现出的阻值与温度成线性变化关系且具有负温度系数，而温度系数又
5、与流过它的工作电流有关。为了稳定 R2 的工作电流，达到稳定其温度系数的目的，设置了稳压管 D1。测温电桥的输出电压为：U=UB-UA2.2.差动放大电路差动放大电路（见下图，图二）（见下图，图二）VCCVCC1 11010R12R12910k910k R14R14100k100k 50%50%4Key=AKey=A1111R10R1010k10k R11R11121210k10k R15R158 8263715VCCVCC12V12VU1U19 91414741741R13R131313100k100k 1M1M 50%50%Key=AKey=A0 0VDDVDDVDDVDD-12V-12V
6、图二图二差动放大电路差动放大电路由集成运放及外围电路组成的差动放大电路，将测温电桥输出电压U 按比例放大。其输出电压当 R10=R11,(R12+RW14)=R13 时，Uo1=(R12+RW14)*(UB-UA)/R10可见差动放大电路的输出电压 Uo1 仅取决与两个输出电压之差和外部电阻的比值。RW15用于差动放大器调零。3 3滞回比较器（见下图，图三）滞回比较器（见下图，图三）-3-模拟电子技术基础课程设计VCCVCCVCCVCCUrUi4 4R1R12 271 1U1U11512V12V3 3VDDVDD100k100kR2R25 510k10k62R3R31M1M3554SM3554
7、SMVDDVDD-12V-12V图三图三滞回比较器滞回比较器差动放大器的输出电压 Uo1 输入及集成运放组成的滞回比较器。设比较器输出高电平 UoH,输出低电平 UoL,参考电压 Ur 加在反向输入端。门限宽度大小可通过调节 R2/R3 的比值来调节。4.4.输出报警器（见下图，图四）输出报警器（见下图，图四）VccVccVccVccR37R3710k10kR38R381 1RSTR39R39A3A3VCCOUT10k10kA4A49 9VCCRSTOUT12V12V3 3C8C8100uF100uF1111DIS150k150k555_VIRTUAL555_VIRTUALTHR2 2TRIC
8、ON6 6DISR40R40555_VIRTUAL555_VIRTUAL150k150kTHR8 8TRICONGND4 4C6C610uF10uFGNDR41R41C7C710k10k7 7100nF100nF0 0C9C9100nF100nF图四图四报警器电路报警器电路滞回比较器输出的电压作为输入的信号输入报警器，利用一般的双音报警器电路来作为报警器。调节报警电路的电阻，电容的不同决定频率的不同值使报警器发出不同的声音。报警器电路由两片 555 定时器组成。都接成自激多谐振荡器的工作方式。A3 的输出方波信号由 R41 去控制 A4 的 5 脚电平。当 A3 输出高电平信号时，A4 的振荡
9、频率低；当 A3 输出-4-模拟电子技术基础课程设计低电平信号时，A4 的振荡频率高。因此 A4 的振荡频率被 A3 的输出电压调制为两种音频频率，使扬声器发出不同的响声。五、整体电路：五、整体电路：1 1100100 R9R9R4R410k10k Key=AKey=AVCCVCCR22R229 91k1k R24R24R32R3210k10k 19197RSTDISVCCVCC12V12VR42R42A2A2VCCOUTR34R34A1A1VCCOUT10k10k R35R352121RST150k150k DIS10k10k 100k100k 100k100k 50%50%R6R6 50%
10、50%Key=AKey=AKey=AKey=A910k910k R14R14R1R1Key=AKey=AR12R1211112 21010D1D150%50%R2R2R23R231N37121N37125 57 7363641616U1U150%50%100k100k 1k1k R7R7R10R1010k10k 5220k20k R25R2510k10k 12120 06 R11R1110k10k 8 864 420k20k3100k100k 2424C3C3100uF100uFR33R33555_VIRTUAL555_VIRTUALTHR3 3150k150k U3U3TRICON1GND1
11、717555_VIRTUAL555_VIRTUALTHR1818TRICONGND27 1 53554BM3554BM13131414R36R3610k10k 6 6R13R131515R5R51k1k 220k220k 0 00 0R3R3R8R8 0 01M1M2222741-DIV741-DIVR27R271k1k 4646R29R29100k100k 4545Key=AKey=AR28R2847471k1k 5444462R26R261M1M C1C1C5C510uF10uF 100nF100nFR37R377R15R15 3535100k100kKey=AKey=A50%50%C2C
12、2100nF100nFVCCVCCR39R39A3A3VCCRSTDISOUT0 0VCCVCC12V12VA4A4VCCRSTDISOUT50%50%R18R18100k100k 50%50%4242220k220k Key=AKey=A4R20R20U2U210k10k R16R163838910k910k 20 04343610k10k R17R173939R30R3037 1 510k10k U4U4110k10k 2727150k150k 3232R40R4010k10k 741-DIV741-DIVR38R38555_VIRTUAL555_VIRTUAL150k150k 2828T
13、HRTRI3554BM3554BMCON3131 555_VIRTUAL555_VIRTUAL3030THRTRICON3434C7C7100uF100uFR19R19R21R2140404141R31R311M1M VCCVCC2020GNDR41R4110k10k 2323GNDXSC1XSC1Ext Trig+_A+_+B_50%50%1M1M 0 0100k100k Key=AKey=AC4C4C9C910uF10uF 100nF100nFVCCVCC12V12V26260 0C6C6100nF100nF-5-模拟电子技术基础课程设计六、总结：六、总结：通过这次实验我们得出了一下结论：
14、LM324 可以放大信号。在设计的过程中，将系统模块化，更有利于我们去选择电路的参数，更有利我们去分析和调试电路。在设计的过程中我们用了自己的理论知识去分析和计算电路图，虽然将所学的知识运用到现实当中去了，但是我们从这次课设中总结的结论是，理论永远是理论知识，而实际往往和理论的有些偏差，因为我们不可能把实际当中的任何情况都能考虑进去，只有通过不断地去调试，理论与实际结合才能把系统顺利完成。我们对模电这门课程有了更深层次的认识，掌握了如何运用书本的知识去做一个较简单的系统，最终，通过大家努力把温度检测报警系统原理设计出来了。但是，就实际情况而言，本电路还是其不足之处。首先，本电路所用的元器件以及
15、整体构思都比较一般，并没有什么先进性。其次，元器件的精确度也不是很高，再有，自己所设计的放大部分的参数选取不够完美，问题考虑不周，并不是所有温度都能超限报警。然后，由于所学知识和能力有限，设计的电路还有不完善之处，许多地方仍然需要改进，从而减小误差，增加其实用性。这个可以当我们所学知识更加充分时去完善它。七、七、参考文献参考文献：1 童诗白，华成英.模拟电子技术基础M.北京：高等教育出版社，2001.2 彭介华.电子技术课程设计指导M.北京：高等教育出版社，1997.3 曾令荣，林茂，项双兵等.温度监控报警系统设计J.电子制作4 孙梅生.电子技术基础课程设计.北京：高等教育出版社，1998.5
16、 高吉祥.电子技术基础实验与课程设计.电子工业出版社.2002.6 毕克允.新编中国半导体器件手册.北京：机械工业出版社.1992.7 陈杰，黄鸿.传感器与检测技术.北京：高等教育出版社.2008.8 陈艾.敏感材料与传感器.北京：化学工业出版社.2004.八、收获和体会八、收获和体会本次课程设计加深了我们对所学理论知识的理解，并能将其熟练应用，做到理论与实际相结合。设计的过程中遇到过挫折和困难，由于能力有限，设计过程中遇到了很多问题，课-6-模拟电子技术基础课程设计程设计时很累，但生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。培养我们学生分析问题、解决问题的实践
17、能力。本次课程设计完成了，可是我们的专业实践才刚刚开始，这是一个好的开始。现在我们即将步入大三的学习生活，还有短短的两年时间，我们就将步入工作岗位，用我们的专业知识去工作。如果没有这让的实践活动，我想我将很难和工作接轨，很难把知识运用到工作中去。课程设计过程中，我发现我在学习过程中，对知识掌握得不牢固，有很多知识点都忘记了，不过作设计的同时，让我重新回顾了这些知识。我相信，我会在本次课程设计中受益匪浅，为将来的学习，毕业设计以及工作打下坚实的基础。九、附录：九、附录：1 1、元器件管脚图及简介、元器件管脚图及简介LM324 管脚图LM324 是四运放集成电路，它采用14 脚双列，它的内部包含四
18、组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。每一组运算放大器可用上图左所示的符号来表示，它有 5 个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo 的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo 的信号与该输入端的相位相同。LM324 的引脚排列见下图。CB555 管脚图-7-模拟电子技术基础课程设计1地 GND，2触发，3输出，4复位，5控制电压，6门限(阈值），7放电，8电源电压 Vcc555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器
19、的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 A1 的反相输入端的电压为 2VCC/3，A2 的同相输入端的电压为 VCC/3。若触发输入端 TR 的电压小于 VCC/3，则比较器 A2 的输出为 1，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于 VCC/3，则 A1 的输出为 1，A2 的输出为 0，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。LM7805、LM7812、LM7912 管脚图将正面对着自己，管脚在下，圆孔端在上，左中右三却分别是123 脚。-8-模拟电子技术基础课程设计它们的 1、2 脚是电压输入端，1 接电源正，2 接地。它们的 2、3 脚为电压输出端，3 接电源输出，2 接地。LM7912，输入端接 12-14VDC 即可，输出的是-12VDCLM7812 输入端接 12-14VDC，输出的是 12VDCLM7805 输入端接 6VDC，输出的是 5VDC。-9-