1、電子與信息工程系課程設(shè)計(jì)報(bào)告書課程名稱： 溫度上下限報(bào)警電路 班 級(jí)： 通信工程 學(xué)號(hào)姓名： 指導(dǎo)教師： 二一二年六月一、設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)并制作完成一個(gè)溫度上下限報(bào)警電路，分設(shè)計(jì)/仿真和實(shí)驗(yàn)/制作兩部分完成。二、技術(shù)指標(biāo)與要求當(dāng)被測(cè)溫度達(dá)到或高于上限設(shè)定值時(shí)，一支紅色發(fā)光二極管亮；當(dāng)被測(cè)溫度達(dá)到或低于下限設(shè)定值時(shí)，另一支綠色發(fā)光二極管亮。三、可供主要元件每臺(tái)實(shí)驗(yàn)箱里內(nèi)有功能電路和元器件，如差動(dòng)放大電路，振蕩電路，反饋放大電路等可供使用。序號(hào)器件型號(hào)及名稱所需數(shù)量（個(gè)）備注1LM358 運(yùn)放129014 三極管139012 三極管14220 電阻1522 電阻2610K 可變電阻171K 可變電阻1

2、84.7K 電阻192.2K 電阻2101K 電阻111470 電阻212100 電阻113紅色發(fā)光二極管114綠色發(fā)光二極管115小羅絲刀（調(diào)節(jié)可變電阻用）1四、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握集成運(yùn)算放大器的工作原理、性能、指標(biāo)及選擇標(biāo)準(zhǔn)和使用方法。 （2）掌握比較器及其輔助電路的組成、工作原理。（3）掌握氣體敏感元件的一般原理、性能、指標(biāo)及選擇標(biāo)準(zhǔn)和使用方法。（4）掌握簡(jiǎn)單橋式測(cè)量電路的原理、構(gòu)造。（5）掌握簡(jiǎn)單報(bào)警電路的構(gòu)造和原理。（6）掌握以上電路的設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)方法并能正確運(yùn)用。（7）掌握實(shí)際電子線路印刷板的設(shè)計(jì)原則和方法。（8）掌握電子線路的一般調(diào)試、測(cè)試方法五、實(shí)驗(yàn)原理溫度上下限報(bào)警電路實(shí)驗(yàn)

3、原理圖如圖所示，熱敏電阻的阻值會(huì)隨著溫度的增加而減小，隨著溫度的降低而增大。所以隨著溫度的改 變負(fù)載電阻R3兩端電壓也會(huì)隨著改變，從而進(jìn)入運(yùn)放的溫 變負(fù)載電阻R3兩端電壓也會(huì)隨著改變，從而進(jìn)入運(yùn)放的溫 度比較電壓也發(fā)生變化。該設(shè)計(jì)中我們通過電位器來改變 設(shè)定電阻R2的阻值從而改變運(yùn)放一端輸入電壓的門限值， 設(shè)定電阻R2的阻值從而改變運(yùn)放一端輸入電壓的門限值， 來設(shè)定我們所需要的溫度檢測(cè)范圍。 (1)LM358相關(guān)知識(shí)的介紹LM358 內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。

4、它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合。LM358端口圖：（2）電壓比較器的工作原理電壓比較器將一個(gè)模擬量電壓信號(hào)和一個(gè)參考固定電壓相比較，在二者幅度相等的附近，輸出電壓將產(chǎn)生躍變，相應(yīng)輸出高電平或低電平。反相型遲滯比較器見下圖Ui=U，Uo被箝位在UZ，避免運(yùn)放計(jì)入過飽和。假設(shè)Ui在足夠低時(shí)，UiU+，Uo=Uoff=+UZ(始終穩(wěn)定)此時(shí)當(dāng)Ui從低值若UiU+時(shí)，Uo從+UZ-UZ此時(shí)當(dāng)Ui從高值至Ui，Uo從-UZ+UZ門限寬度UT=UTH-UTL=當(dāng)UR=0時(shí)，Ui無論從足夠低或足夠高單調(diào)增加或單調(diào)減少，Uo僅翻轉(zhuǎn)一次，即過了閥值后就維持

5、在一種穩(wěn)態(tài)。因?yàn)楫?dāng)過閥值電壓后，Uo從低變?yōu)楦呋驈母咦優(yōu)榈土?，正反饋到Ur（Uth）端，使該閥值電壓變高或變低了。只要門限寬度UT=UTH-UTL幅度大于UI 在閥值電壓波動(dòng)的幅度，Uo就不會(huì)翻轉(zhuǎn)了，所以比單限比較器抗干擾能力強(qiáng)多了。(3)電路設(shè)計(jì)思路利用調(diào)節(jié)電阻來作為溫度的上升或下降，從而實(shí)現(xiàn)在門限電壓的周圍跳動(dòng)，是對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管導(dǎo)通，門限電壓也通過電阻來調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)的溫度報(bào)警。 利用調(diào)節(jié)電阻來作為溫度的上升或下降，從而實(shí)現(xiàn)在門限電壓的周圍跳動(dòng)，是對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管導(dǎo)通，門限電壓也通過電阻來調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)的溫度報(bào)警。（4）單元電路（可以有單元電路圖） 圖A 圖A中是設(shè)置

6、溫度上下限和模擬調(diào)節(jié)溫度變化的兩個(gè)可變電阻。R11的功能是模擬調(diào)節(jié)溫度變化的，當(dāng)電阻調(diào)小時(shí)表示溫度升高。R12是用來設(shè)置溫度上下限的。 圖B圖B是放大電路，當(dāng)輸出為低時(shí)此時(shí)電壓升高，說明電阻減小，即溫度升高到達(dá)門限時(shí)，紅燈亮；當(dāng)輸出電壓為高時(shí)，說明電阻增大，即溫度降低到門限電壓，綠燈亮。圖C圖C是報(bào)警輸出電路，溫度過低時(shí)綠燈亮，溫度過高時(shí)紅燈亮。電路功能框圖: 此部分電路用設(shè)置溫度的上下限， 通過調(diào)節(jié) R11來控制溫度。 放大電路/報(bào)警輸出電路 其放大電路主要控制三極管的，當(dāng)輸出為高時(shí)此時(shí)電壓升高，說明電阻減小，即溫度升 高（到門限值時(shí)） ，紅燈亮。當(dāng)輸出為低電壓時(shí)，說明電阻增大，即溫度降低（

7、到門限時(shí)）綠 燈亮。（5）整體電路圖（6）元器件與參數(shù)設(shè)計(jì)電阻：220K*1, 22K*2，10K可變*1， 1K可變*1， 4.7K*1， 2.2K*2， 1K*1， 470*2， 100*1運(yùn)放：LM358AH三極管：2N5886，2N869A發(fā)光二極管：紅色一個(gè)，綠色一個(gè) 電壓比較器，來控制輸出情況，使三極管選擇對(duì)應(yīng)的二極管，選擇 一個(gè)綠的一個(gè)紅的從而可以很好的判斷溫度高了還是低了。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果（1）各單元電路的仿真實(shí)驗(yàn)和測(cè)試結(jié)果得到了預(yù)期的結(jié)果。（2）整體電路的仿真實(shí)驗(yàn)和測(cè)試結(jié)果通過調(diào)節(jié) R12來設(shè)置門限電壓，通過調(diào)節(jié) R11 來做為溫度的變化，當(dāng)溫度高于 或低于所設(shè)定的值時(shí)，對(duì)應(yīng)的三

8、極管和二極管導(dǎo)通，從發(fā)光染色上可以區(qū)分溫度 過高或過低，從而實(shí)現(xiàn)了溫度上下線報(bào)警的功能。七、結(jié)果分析（1）單元電路的仿真實(shí)驗(yàn)和測(cè)試結(jié)果調(diào)節(jié)R11電阻使其減小，放大器負(fù)極輸入電壓變大，表示溫度升高。調(diào)節(jié)R12使其電阻減小，放大器正極輸入電壓變大，門限電壓增大，則門限溫度變大。（2）整體電路的仿真實(shí)驗(yàn)和測(cè)試結(jié)果調(diào)節(jié)R11電阻使其減小，放大器負(fù)極輸入電壓變大，說明溫度升高，此時(shí)放大器輸出減小，Q2導(dǎo)通，紅燈亮；反之綠燈亮（3）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)VI（v）VREF(v)VO(v)燈的狀態(tài)4.3685.0143.562紅4.3515.014-0.790綠4.0465.014-0.784綠4.0235.0143.5

9、86紅VT+=R6VREF/(R6+R4)+R4VoH/(R6+R4)=5.0V, VT-=R6VREF/(R6+R4)+R4VoL/(R1+R2)=4.97V, VT+ - VT- =0.03V八、實(shí)驗(yàn)后討論1實(shí)驗(yàn)中遇到的問題(1)在連接電路時(shí)，出現(xiàn)紅路燈同時(shí)亮的情況，經(jīng)檢查后是應(yīng)為二極管的正向壓太大，而且三極管的發(fā)射極未接地。（2）由于1K的電位器沒有調(diào)好，導(dǎo)致在順時(shí)針旋動(dòng)10K的電位器時(shí)只有一次跳變(3) 在連接電路之前未檢查導(dǎo)線是否正常，導(dǎo)致在接電路后兩燈都未亮2.合理化建議（1）本次實(shí)驗(yàn)連線較復(fù)雜，需要謹(jǐn)慎連接，以免出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)不好檢查。（2）此電路還可以用兩個(gè)運(yùn)放，這樣上限電阻的值與

10、下限電阻的值之間不會(huì)相互影響。（3）通過本實(shí)驗(yàn)可以重新溫習(xí)一下關(guān)于模電的相關(guān)知識(shí)。（4）本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單功能單一，今后可以添加其他功能（蜂鳴等）（5）所學(xué)知識(shí)和能力有限，設(shè)計(jì)的電路還有不完善之處，許多地方仍然需要改進(jìn)，從而減小誤差， 增加其實(shí)用性。（6）本電路所用的元器件以及整體構(gòu)思都比較一般，并沒有什么先進(jìn)性。其次，元器 件的精確度也不是很高，比如用 LM358M 放大器，其精確度也是有限的。九、總結(jié)設(shè)計(jì)的過程中我們用了自己的理論知識(shí)去分析和計(jì)算電路圖，雖然將所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用 到現(xiàn)實(shí)當(dāng)中去了，但是我們從這次課設(shè)中總結(jié)的結(jié)論是，理論永遠(yuǎn)是理論知識(shí)，而實(shí)際往往 和理論的有些偏差，因?yàn)槲覀儾豢赡馨?/p>

11、實(shí)際當(dāng)中的任何情況都能考慮進(jìn)去，只有通過不斷地 去調(diào)試，理論與實(shí)際結(jié)合才能把系統(tǒng)順利完成。這次的綜合課程設(shè)計(jì)里我們學(xué)到了很多，也溫故了許多以前學(xué)習(xí)過的軟件應(yīng)用知識(shí)，如 Multisim、Protel 等，使得我對(duì)這些操作軟件更加熟悉，應(yīng)用更加熟練，這對(duì)我今后的應(yīng)用 很有幫助。掌握模擬電路的安裝測(cè)量與調(diào)試的基本技能,熟悉電子儀器的正確使用方法,能力分析實(shí) 驗(yàn)中出現(xiàn)的正?；虿徽，F(xiàn)象(或數(shù)據(jù))獨(dú)立解決調(diào)試中所發(fā)生的問題在完成課程設(shè)計(jì)的過程中，我們查閱了許多關(guān)于課程設(shè)計(jì)題目的資料，這些新知 識(shí)對(duì)我們?nèi)蘸蟮膶W(xué)習(xí)會(huì)有所幫助。 我們對(duì)電路和低頻有了更深層次的認(rèn)識(shí)，掌握了如何運(yùn)用書本的知識(shí)去做一個(gè) 較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，最終，通過大家努力把溫度檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)出來了。仿