模电优秀课程设计温度报警器.doc
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1、 课程设计汇报书温度报警器设计 学 院 电子和信息学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导老师 课程编号 课程学分 起始日期 教师评语老师署名:日期:成绩评定备注 目 录一、选题背景 1二、方案论证(设计理念) 11、设计题目要求 12、总体设计方案 12.1 设计思绪 12.2 设计方案 12.3 方案论证和比较 2三、单元电路设计 31 窗口比较器电路 3 32 555多谐振荡器电路 3 32 三极管基础开关电路 4四、整机电路 4.1 整机电路图 5 4.2 元件清单 7 五、性能指标测量和分析 7 5.1 电路测试 7 5.1.1 测试使用仪器 7 5.1.2指标测试步骤、测量数据和分
2、析 7 5.1.3 故障分析及处理 8 六、课程设计总结 9七、参考文件 10温度报警器设计一、选题背景设计制作一个测温电路,能够依据环境温度改变产生对应反应。若外界温度t1,测温装置感所应温度t(tt1),加热到t2:若t1tt2,电路以指示灯闪亮,但扬声器不报警;若tt2,电路指示灯熄灭,同时扬声器报警,警报声频率为1kHz。二、方案论证(设计理念) 1 设计题目要求本课题要求设计制作一个测温器,检测并显示环境温度改变。 要实现功效:假设常温为t1、经加热后温度为t2,当测温装置感所应温 度t:t1tt2,电路以指示灯闪亮,闪烁频率为0.5Hz,但扬声器不报警;tt2,电路指示灯熄灭,同时
3、扬声器报警,警报声频率为1kHz。 应处理关键问题:为完成上述课题所要求功效,关键在于: 怎样将不一样区间温度转化成我们所需要电压或电流信息,进而经过这些信息实现不一样温度区间功效实现;对扬声器和电路指示灯不一样频率控制。 应达成技术要求:对温度信号正确获取;对扬声器和电路指示灯频率正确控制;各电路模块整体配合。本课题在于检测环境中温度改变,可正确地利用于环境温度检测。21 设计思绪使用窗口比较器进行对电压信号筛选,使用555振荡器控制蜂鸣器和指示灯闪烁频率,使用反相器对高低电平进行转换。22提出方案满足上述设计功效能够实施方案很多,现提出以下多个方案: 221方案一 原理方框图(图1) 图1
4、 方案一原理图 原理经过窗口比较器使电路分为两部分,一部分直接连接555多谐振荡电路,控制蜂鸣器响应,另一部分经过反相器接555和指示灯,使之满足一下条件。当t1tt2时,比较器输出低电平,使用三极管基础开关电路输出高电平,使振荡器工作,指示灯闪烁;而蜂鸣器所接555RD端为低电平,不工作。当tt2时,比较器输出高电平,接入555RD端,蜂鸣器响;而指示灯所接555RD端为低电平,指示灯不工作。222方案二 原理方框图(图2) 图2 方案二原理图 原理 先将温度改变转化成电压改变输入555多谐振荡器,在555多谐振荡器输出端使用窗口比较器,对输出信号进行判定,并选择使蜂鸣器工作或指示灯工作。2
5、3对各方案进行可行性分析、比较,选出最好方案。方案一在实施起来能够分步完成每个部分电路,最终再一起进行调试。先使用窗口比较器,能够正确区分电压不一样,并使用两个555多谐振荡器进行频率设定,比较方便。方案二首先用555多谐振荡器将输入电压转化成频率,不过因为指示灯和蜂鸣器频率要求不一样,在以后电路中难以达成频率要求,将窗口比较器接在多谐振荡器输出部分也比较复杂。所以,选择方案一进行试验。三、 单元电路设计 31窗口比较器电路311 窗口比较器电路及其工作原理或功效说明窗口比较器含有两个门限电平,能够检测输入模拟信号电平是否处于给定两个门限电平之间。在元件选择和分类,或对生产现场进行监视和控制时
6、,窗口比较器(图3)是很有用。 当输入电压uIURH时,uIURL,所以集成运放A1输出uO1=+UOM,A2输出uO2=-UOM。使得二极管D1导通D2截止,稳压管DZ工作在稳压状态,输出电压uO=+UZ。 当输入电压uIURL时,uIURH,所以集成运放A1输出uO1=-UOM,A2输出uO2=+UOM。使得二极管D2导通D1截止,电流通路图所标注,稳压管DZ工作在稳压状态,输出电压uO=+UZ。 URLuIURH时,uO1=uO2=-UOM,所以D1和D2均截止,稳压管截止,uO=0。URH和URL分别为比较器两个阈值电压,设URH和URL均大于零,则传输特征图4所表示。 图3 窗口比较
7、器 图4 传输特征312 窗口比较器电路元件选择和计算(元件标号见整机电路)R(20度)=12.2kR(70度)=2.0k取R1=8.2k,可得R6:R7:R8=3:1:2。所以取R6=3k,R7=1.1k,R8=2k。32 多谐振荡器电路321多谐振荡器电路及其工作原理或功效说明由555定时器组成多谐振荡器图5所表示,R1,R2和C是外接定时元件,电路中将高电平触发端(6脚) 和低电平触发端(2脚)并接后接到R2和C连接处,将放电端(7脚)接到R1,R2连接处。 因为接通电源瞬间,电容C来不及充电,电容器两端电压uc为低电平,小于(1/3)Vcc,故高电平触发端和低电平触发端均为低电平,输出
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