國(guó)家開放大學(xué)《機(jī)電接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)》任務(wù)書參考答案同學(xué)們請(qǐng)注意以下四題，任選一題即可。課題1水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)目的1.了解溫度傳感器件的功能，學(xué)會(huì)在實(shí)際電路中應(yīng)用。2.進(jìn)一步熟悉集成運(yùn)算放大器的線性和非線性應(yīng)用。二、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求要求設(shè)計(jì)一個(gè)溫度控制器，其主要性能指標(biāo)如下：（1）測(cè)溫和控溫范圍：室溫～80℃（實(shí)時(shí)控制）（2）控溫精度：1℃（3）控溫通道輸出為雙向晶閘管或繼電器，一組轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)為市電220V，10A。溫度控制器原理參考圖：三、設(shè)計(jì)報(bào)告要求（1）根據(jù)技術(shù)要求及設(shè)計(jì)室條件自選設(shè)計(jì)出原理電路圖，分析工作原理。（2）列出元器件清單。（3）整理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。（4）在測(cè)試發(fā)現(xiàn)什么故障？應(yīng)如何排除？（5）寫出設(shè)計(jì)的心得體會(huì)。參考答案：水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)書一、設(shè)計(jì)目的1.了解溫度傳感器?：熟悉溫度傳感器的功能及其在實(shí)際電路中的應(yīng)用。2.集成運(yùn)算放大器應(yīng)用?：深化對(duì)集成運(yùn)算放大器的線性和非線性應(yīng)用的理解。二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1.測(cè)溫和控溫范圍?：室溫至80℃（實(shí)時(shí)控制）。2.控溫精度?：1℃3.控溫通道輸出?：采用雙向晶閘管或繼電器，轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)為市電220V，10A。三、設(shè)計(jì)方案1.原理電路圖?：（1）溫度傳感器（如AD）將溫度轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)。（2）電流信號(hào)通過運(yùn)算放大器轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。（3）比較器將實(shí)際溫度與設(shè)定溫度進(jìn)行比較，控制雙向晶閘管或繼電器的開關(guān)狀態(tài)。2.工作原理?：（1）溫度傳感器感知水溫，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。（2）電信號(hào)經(jīng)過放大和比較，控制輸出電路實(shí)現(xiàn)加熱或冷卻。四、元器件清單溫度傳感器（AD）集成運(yùn)算放大器（如LM）比較器（如LM9）雙向晶閘管或繼電器電阻、電容等輔助元件五、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)整理溫度傳感器輸出特性曲線運(yùn)算放大器放大倍數(shù)計(jì)算比較器閾值設(shè)定六、故障排查?故障現(xiàn)象?：溫度無法控制。?可能原因?：傳感器故障、運(yùn)算放大器損壞、比較器設(shè)置錯(cuò)誤。?解決方法?：檢查傳感器輸出、更換損壞元件、重新設(shè)定比較器閾值。七、心得體會(huì)通過本次設(shè)計(jì)，加深了對(duì)溫度傳感器和集成運(yùn)算放大器的理解，提高了電路設(shè)計(jì)和調(diào)試能力。課題2多路數(shù)據(jù)巡回檢測(cè)與顯示電路設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)目的1.了解系統(tǒng)的組成和工作原理。2.掌握各單元電路的設(shè)計(jì)和調(diào)整方法。3.提高綜合運(yùn)用電路的能力。二、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求設(shè)計(jì)并調(diào)試多路數(shù)據(jù)巡回檢測(cè)、顯示與報(bào)警電路，其原理框圖如下圖所示。圖中，3路模擬信號(hào)分別為溫度（t）、直流電壓（）與交流正弦電壓（）。各路模擬參數(shù)的控制要求如下：1.正常工作溫度：t＝27℃3℃，當(dāng)t>30℃時(shí)，報(bào)警（發(fā)光顯示）；當(dāng)t<24℃時(shí)，報(bào)警（發(fā)光顯示）；2.正常直流電壓：＝（1.5～3.5）V，當(dāng)<1.5V時(shí)，報(bào)警（發(fā)光顯示）。3.交流正弦電壓：＝（1～2）Vf=1kHz，觀察D/A轉(zhuǎn)換后的電壓波形。4.采樣數(shù)據(jù)的巡回顯示。三、自學(xué)要求與思考題1.學(xué)習(xí)比較器與A/D、D/A轉(zhuǎn)換的工作原理。2.查閱資料，了解并熟悉設(shè)計(jì)所需各集成芯片的管腳功能及使用要求。3.根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，設(shè)計(jì)上圖所示總體原理電路。四、設(shè)計(jì)報(bào)告要求1.原理電路的設(shè)計(jì)，內(nèi)容包括：溫度電壓的變換，放大與比較電路；直流電壓的欠壓比較電路；控制電路。A/D、D/A轉(zhuǎn)換電路等。2.總體原理電路圖。3.整理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和記錄觀察到的波形，分析轉(zhuǎn)換誤差。4.設(shè)計(jì)與調(diào)試過程中遇到的問題及解決方法。五．建議使用的主要元器件LM339(或LM324)、LF398、CC4051（或CC4052）各1片AD590、ADC0804、DAC0808、74LS138、74LS74各1片電阻、電容、發(fā)光二極管若干。參考答案：多路數(shù)據(jù)巡回檢測(cè)與顯示電路設(shè)計(jì)書一、設(shè)計(jì)目的?1.了解系統(tǒng)組成?：熟悉多路數(shù)據(jù)巡回檢測(cè)與顯示系統(tǒng)的組成和工作原理。?2.掌握設(shè)計(jì)方法?：掌握各單元電路的設(shè)計(jì)和調(diào)整方法。?3.提高綜合能力?：提高綜合運(yùn)用電路的能力。二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求?1.檢測(cè)參數(shù)?：溫度、直流電壓、交流正弦電壓。?2.報(bào)警條件?：溫度超出24℃至30℃范圍、直流電壓低于1.5V。3.顯示要求?：巡回顯示采樣數(shù)據(jù)。三、設(shè)計(jì)方案?1.原理電路圖?：（1）溫度傳感器（如AD）將溫度轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，再轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。（2）直流電壓直接輸入比較器。（3）交流正弦電壓經(jīng)過整流和濾波后輸入A/D轉(zhuǎn)換器。（4）巡回檢測(cè)由多路選擇器（如CC1）實(shí)現(xiàn)。（5）顯示由D/A轉(zhuǎn)換器和發(fā)光二極管組成。?2.工作原理?：（1）各路模擬信號(hào)經(jīng)過處理后輸入比較器和A/D轉(zhuǎn)換器。（2）比較器輸出報(bào)警信號(hào)。（3）A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，由微控制器巡回讀取并控制顯示。四、元器件清單溫度傳感器（AD）比較器（LM）A/D轉(zhuǎn)換器（ADC4）D/A轉(zhuǎn)換器（DAC8）多路選擇器（CC）發(fā)光二極管電阻、電容等輔助元件五、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與波形分析（1）溫度、電壓轉(zhuǎn)換特性曲線。（2）A/D、D/A轉(zhuǎn)換誤差分析。（3）觀察到的波形記錄。六、問題與解決方法?問題?：A/D轉(zhuǎn)換精度不高。?解決方法?：優(yōu)化電路布局、選擇合適的元器件、校準(zhǔn)A/D轉(zhuǎn)換器。七、心得體會(huì)通過本次設(shè)計(jì)，掌握了多路數(shù)據(jù)巡回檢測(cè)與顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試方法，提高了電路設(shè)計(jì)和綜合運(yùn)用的能力。課題3多路防盜報(bào)警器設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)制作一臺(tái)防盜報(bào)警器，適用于倉(cāng)庫(kù)、住宅、機(jī)關(guān)辦公樓等地的防盜報(bào)警。二、設(shè)計(jì)要求（1）防盜數(shù)可根據(jù)需要任意擴(kuò)展；（2）值班室可監(jiān)視多處安全情況，一旦出現(xiàn)偷盜，用指示燈顯示報(bào)警地點(diǎn)，并發(fā)出音響；設(shè)置不間斷電源，當(dāng)電網(wǎng)停電時(shí)，備用直流電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換供電。三、設(shè)計(jì)要點(diǎn)（1）報(bào)警控制電路可采用三極管、運(yùn)算放大電路、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器或者邏輯門等元件；（2）報(bào)警器的原理可參考圖下所示的方框圖；（3）指示燈可采用發(fā)光二極管LED顯示，按設(shè)置地點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)；報(bào)警音響可采用NE555組成振蕩電路來實(shí)現(xiàn)。四、設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）寫設(shè)計(jì)實(shí)踐總結(jié)報(bào)告，實(shí)踐總結(jié)報(bào)告要求有電路圖、原理說明、電路所需元件清單、電路參數(shù)計(jì)算、元件選擇、測(cè)試結(jié)果分析等。參考答案：多路防盜報(bào)警器設(shè)計(jì)書一、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)制作一臺(tái)適用于倉(cāng)庫(kù)、住宅、機(jī)關(guān)辦公樓等地的防盜報(bào)警器。二、設(shè)計(jì)要求?1.防盜數(shù)可擴(kuò)展?：根據(jù)實(shí)際需要增加防盜點(diǎn)。?2.監(jiān)視與報(bào)警?：值班室可監(jiān)視多處安全情況，出現(xiàn)偷盜時(shí)指示燈顯示報(bào)警地點(diǎn)并發(fā)出音響。?3.不間斷電源?：電網(wǎng)停電時(shí)，備用直流電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換供電。三、設(shè)計(jì)方案?1.原理方框圖?：（1）傳感器網(wǎng)絡(luò)：多個(gè)傳感器分布在需要監(jiān)控的區(qū)域。（2）控制電路：接收傳感器信號(hào)，控制指示燈和音響報(bào)警。（3）電源模塊：提供穩(wěn)定電源，包括主電源和備用直流電源。?2.工作原理?：（1）傳感器檢測(cè)到異常情況時(shí)，發(fā)送信號(hào)至控制電路。（2）控制電路根據(jù)信號(hào)判斷報(bào)警地點(diǎn)，并控制指示燈和音響報(bào)警。（3）電源模塊確保系統(tǒng)在任何情況下都能正常工作。四、電路圖與元件清單?電路圖?：包括傳感器電路、控制電路、電源模塊等。?元件清單?：三極管、運(yùn)算放大器、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、邏輯門、發(fā)光二極管、NE振蕩器等。五、測(cè)試與分析?測(cè)試結(jié)果?：記錄各傳感器的響應(yīng)時(shí)間、報(bào)警準(zhǔn)確性等。?問題分析?：對(duì)測(cè)試中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，并提出改進(jìn)措施。六、心得體會(huì)通過本次設(shè)計(jì)，掌握了多路防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)和調(diào)試方法，提高了電路設(shè)計(jì)和綜合運(yùn)用的能力。同時(shí)，也深刻體會(huì)到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要性和復(fù)雜性。課題4直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一直流穩(wěn)壓電源二、指標(biāo)要求1.輸出電壓V0=9～15V（有載）2.負(fù)載電流I0=500mA3.輸出電阻R0<0.54.紋波電壓三、給定條件1.電壓，次級(jí)有中心抽頭變壓器一個(gè)，次級(jí)兩繞組的交流電壓2×15V。2.三端穩(wěn)壓器用LM317，電位器用1K。四、設(shè)計(jì)提示1.方框圖及電路選擇

2.電路圖可參考《機(jī)電接口技術(shù)》3.單元電路元件計(jì)算包括以下內(nèi)容：（1）變壓器選用及變壓器次級(jí)電壓的選擇（2）整流電路計(jì)算及二極管的選用（3）濾波電路計(jì)算LM317輔助元件計(jì)算五、設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）寫設(shè)計(jì)實(shí)踐總結(jié)報(bào)告，實(shí)踐總結(jié)報(bào)告要求有電路圖、原理說明、電路所需元件清單、電路參數(shù)計(jì)算、元件選擇、測(cè)試結(jié)果分析等。參考答案：直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)書一、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一直流穩(wěn)壓電源，滿足輸出電壓V=9～15V，負(fù)載電流I0=500mA，輸出電阻R0<0.5Ω，紋波電壓符合要求。二、指標(biāo)要求?1.輸出電壓?：9～15V（有載）。?2.負(fù)載電流?：I0=500mA。?3.輸出電阻?：R0<0.5Ω。?4.紋波電壓?：符合要求。三、設(shè)計(jì)方案?1.方框圖與電路選擇?：（1）輸入變壓器：次級(jí)有中心抽頭，提供交流電壓。（2）整流電路：采用橋式整流。（3）濾波電路：采用大電容濾波。（4）穩(wěn)壓電路：采用LM7三端穩(wěn)壓器。?2.工作原理?：（1）輸入變壓器將交流電壓轉(zhuǎn)換為所需電壓。（2）整流電路將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓。（3）濾波電路平滑直流電壓。（4）穩(wěn)壓電路提供穩(wěn)定的輸出電壓。四、電路圖與元件計(jì)算?電路圖?：包括變壓器、整流電路、濾波電路