溫度報(bào)警器設(shè)計(jì)

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1、溫度報(bào)警器設(shè)計(jì)前言綜合電子設(shè)計(jì)與實(shí)踐是集電路分析、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)學(xué)生對(duì)電子技術(shù)知識(shí)的綜合分析與應(yīng)用能力。這對(duì)于提高學(xué)生的電子工程素質(zhì)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Ψ浅Ｖ匾?，是電子技術(shù)人才培養(yǎng)成長(zhǎng)的必由支路。這次課題的設(shè)計(jì)任務(wù)要求是完成一個(gè)溫度報(bào)警器的制作，并實(shí)現(xiàn)當(dāng)溫度高于30℃時(shí)發(fā)出雙音報(bào)警，溫度低于10℃時(shí)發(fā)出單音報(bào)警的功能要求。本設(shè)計(jì)中充分展示了模擬電子技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，利用放大電路、窗口比較器進(jìn)行溫度的判定，再結(jié)合數(shù)字電子技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，充分利用單元電路的功能來實(shí)現(xiàn)報(bào)警，將模電

2、、數(shù)電緊密結(jié)合，綜合應(yīng)用，不但對(duì)知識(shí)有了更進(jìn)一步的掌握，也極大地提高了動(dòng)手能力，并讓學(xué)生對(duì)于實(shí)際電子產(chǎn)業(yè)有了初步的認(rèn)識(shí)，對(duì)于以后的就業(yè)打下一定的基礎(chǔ)。一、任務(wù)和要求1、用蜂鳴器作為電聲原件；2、當(dāng)溫度在10℃至30℃范圍內(nèi)時(shí)報(bào)警器不發(fā)聲響，當(dāng)溫度超過這個(gè)范圍時(shí)，報(bào)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：⑴當(dāng)溫度高于30℃時(shí)，報(bào)警器發(fā)出兩種頻率交換的“嘀---嘟”聲響。⑵當(dāng)溫度低于10℃時(shí)，報(bào)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(hào)源模擬，以0℃為0mV，溫度每上升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)方案及思路1.1整體電路構(gòu)思本次溫度報(bào)警電路的

3、設(shè)計(jì)我們用蜂鳴器作為報(bào)警電路的電聲元件，通過電壓的變化來模擬溫度的高低，以0℃為0mV，溫度每上升1℃，遞增2mV；由于變化的電壓值較小，所以我們采用放大電路對(duì)其進(jìn)行放大100倍，然后通過后級(jí)比較電路對(duì)電壓進(jìn)行比較，當(dāng)溫度在10℃至30℃范圍內(nèi)（即電壓在20mV至60mV時(shí)報(bào)警器不發(fā)聲響，當(dāng)溫度超過這個(gè)范圍時(shí)，即當(dāng)接收到的輸入電壓（前級(jí)放大器的輸出）小于2V（10℃時(shí)放大器的輸出為2V）或者大于6V時(shí)（30℃時(shí)放大器的輸出為6V），輸出高電平以驅(qū)動(dòng)后級(jí)的發(fā)生報(bào)警電路，報(bào)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)溫度高于30℃時(shí)，報(bào)警器發(fā)出兩種頻率交換的“嘀---嘟”聲響；當(dāng)溫度低于1

4、0℃時(shí)，報(bào)警器發(fā)出單音頻率聲響。電路所需的直流電壓由5V和12V直流電源提供。二、設(shè)計(jì)框圖根據(jù)整體構(gòu)思，說設(shè)計(jì)電路分為四個(gè)模塊：直流電源、信號(hào)放大電路、比較電路和報(bào)警電路。其中直流電源由變壓器、整流橋、濾波電路、穩(wěn)壓器組成；放大器的設(shè)計(jì)采用集成運(yùn)放放大；比較器采用窗口比較器，通過電壓的變化可以模擬實(shí)現(xiàn)高溫低溫的變化；報(bào)警電路有單雙頻之分，選用555定時(shí)器件做成多諧振蕩器，以分別實(shí)現(xiàn)單雙頻報(bào)警。三、單元電路設(shè)計(jì)1、直流電源電路設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓5V、12V電源的設(shè)計(jì)，輸入交流電220V（峰值312V），50Hz。穩(wěn)定直流電源設(shè)計(jì)的一般思路是讓輸入交流電壓220V（峰值312V）50Hz先通過變壓器

5、（降壓到合適的數(shù)值，如16V），再通過整流電路（將正弦波交流電壓轉(zhuǎn)換為直流脈動(dòng)電壓，即交直流成分均有），然后經(jīng)過濾波電路（減小電壓的脈動(dòng)），最后經(jīng)過穩(wěn)壓電路（使輸出直流電壓基本不受電網(wǎng)電壓波動(dòng)和負(fù)載電阻的影響）。采用整流橋?qū)崿F(xiàn)整流的目的，以2200uF的大電解電容作為濾波電路，采用固定式三端集成穩(wěn)壓器7805、7812來穩(wěn)定輸出電壓。如下圖所示，220V（峰值311V）50Hz交流電經(jīng)變壓器220:16輸出兩組獨(dú)立的16V交流電，經(jīng)整流橋、大電容濾波后分別經(jīng)過集成穩(wěn)壓塊7812和7805作用得到+12V、+5V的直流輸出電壓。穩(wěn)壓電源組成框圖如圖1所示：W7805、W7812管腳圖2.2、

6、放大和比較電路的設(shè)計(jì)1.放大電路放大電路圖：此電路是同相比例運(yùn)算電路，電路引入了電壓串聯(lián)負(fù)反饋。根據(jù)反饋放大電路工作在深度負(fù)反饋的狀態(tài)下：Uid≈0URV1=UR2UR2=(Uo／(R3+R2))×R2Uo=(1+R3∕R2)URV1電路放大倍數(shù)為：A=(1+R3∕R2)LM324的管腳圖LM324是四運(yùn)放集成電路，LM324工作電壓范圍寬，可用電源3V～30V，或正負(fù)雙電源±1.5V～±15V工作。它的輸入電壓可低到地電位，而輸出電壓范圍為0～VCC。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示的符號(hào)來表示。R1

7、處加一個(gè)+12V的直流電壓（即7812的輸出端），通過滑動(dòng)電位器RV1來改變放大器的輸入電壓URV1.。根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求（當(dāng)溫度在10℃至30℃范圍內(nèi)且允許誤差±1℃）時(shí)報(bào)警器不發(fā)聲響，當(dāng)溫度超過這個(gè)范圍時(shí)，報(bào)警器發(fā)出聲響。以0℃為0mV，溫度每上升1℃，遞增2mV，即低于20mV報(bào)警（單頻），20mV—60mV不報(bào)警，高于60mV報(bào)警（雙頻）。URV1經(jīng)過LM324放大100倍后，就變?yōu)?—1.9V報(bào)警（單頻），2V—