温度报警器设计报告完整版

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 日 温度报警器的设计

- 2 - 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30℃时发出双音报警，温度低于10℃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！ 温度报警器的设计

- 3 - 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10℃至30℃范围内（允许误差±1℃）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30℃时，报警器发出两种频率交换的“嘀—嘟”声响。 （2）当温度低于10℃时，报警器发出单频率声响。 3、温度传感器输出电压可由直流信号源模拟，以0℃为0mv，温度每上升1℃，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

温度模拟信号 直流电源 音频报警器 温度报警器的设计 - 4 - 目录

一.设计方案及思路……………………………………………………………………5

1.1整体电路构思…………………………………………………………………………5

1.2设计方案一………………………………………………………………………………5

1.3设计方案二………………………………………………………………………………5

1.4方案的选择………………………………………………………………………………6

二.单元电路设计…………………………………………………………………………6

2.1.电源电路的设计………………………………………………………………………6

2.2放大器电路的设计……………………………………………………………………7

2.3窗口比较器电路的设计……………………………………………………………9

2.4、温度报警电路的设计………………………………………………………………10

三、电路的仿真图及装调和分析…………………………………………………12

3.1电源的装调………………………………………………………………‥…………12

3.2放大和比较电路的装调……………………………………………………………13

3.3报警电路的装调……………………………………………………………‥………13

3．4整体电路的装调……………………………………………………………‥……13

四、实验结果分析………………………………………………………………………13

五、总结和体会……………………………………………………………‥……………15

六、参考文献………………………………………………………………………………15

七、附录………………………………………………………………‥……………………16 温度报警器的设计 - 5 - 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0℃为0mv，温度每上升1℃，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10℃至30℃范围内（允许误差±1℃）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（10℃时放大器输出为2V）或者大于6V时（30℃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30℃时，报警器发出两种频率交换的“嘀—嘟”声响；当温度低于10℃时，报警器发出单频率声响。 1.2设计方案一

1.3设计方案二 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。

电 源 电 路 比 较 电路 报 警

电 路

温度模拟信号 直流电源 放大比较电路 音频报警器 温度报警器的设计

- 6 - 1.4方案的选择

方案一： 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足对温度变化所对应的电压变化范围。 结论：不可行 方案二： 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：

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。 温度报警器的设计 - 7 - C11000uVI1VO3GND2U17805VI1VO3GND2U27812C2100nC30.33uC410uBR12W005GV1VSINETR1TRAN-2P2SU2(VO)V=12.0299U1(VO)V=5.00537C50.1u

直流电源电路图 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。 （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=15.6／1.2≈13v，所以变压器的输出电压取值是13v，输出电压是最大值是√2*13≈18v （3）滤波电容：C=1000uF～6000uF 所以电解电容的参数：1000uF

2.2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10℃～30℃以外的温度报警器，需要用电压来代表温度，设1℃用2mv代替，那么在10℃～30℃则表示成20mv～60mv，即电源供的电压在20mv～60mv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2V～6V以外的电压电路报警，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。