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1、溫度報警器項目設計方案溫度報警器項目設計方案一、任務和要求：1、用壓電瓷蜂鳴器作為電聲元件；2、當溫度在10至30圍（允許誤差1）時報警器不發聲響，當溫度超過這個圍時，報警器發出聲響，并根據不同音調區分溫度的高低。即：（1）當溫度高與30時，報警器發出兩種頻率交換的“嘀嘟”聲響。（2）當溫度低于10時，報警器發出單頻率聲響。3、溫度傳感器輸出電壓可由直流信號源模擬，以0為0mv，溫度每上升1，遞增2mv;4、設計并制作本電路所用直流電源。二、設計框圖三、所需儀器設備1、數字萬用表一塊2、雙蹤示波器一臺3、直流穩壓電源一臺4、剪刀、鑷子各一把5、面包板一塊目錄一.設計方案及思路 (5)1.1整體2、電路構思 (5)1.2設計方案一 (5)1.3設計方案二 (5)1.4方案的選擇 (6)二.單元電路設計 (6)2.1.電源電路的設計 (6)2.2放大器電路的設計 (7)2.3窗口比較器電路的設計 (9)2.4、溫度報警電路的設計 (10)三、電路的仿真圖及裝調和分析 (12)3.1電源的裝調. (12)3.2放大和比較電路的裝調 (13)3.3報警電路的裝調. (13)34整體電路的裝調. (13)四、實驗結果分析 (13)五、總結和體會. (15)六、參考文獻 (15)七、附錄. (16)一、設計方案及思路1.1整體電路構思本次溫度報警電路的設計我們用壓電瓷蜂鳴器作為報警電路的電聲元件，3、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其進行放大100倍，然后通過后級比較電路對電壓進行比較，當溫度在10至30圍（允許誤差1）即電壓在20mv至60mv時報警器不發聲響，當溫度超過這個圍時，即當接收到的輸入電壓（前級放大器的輸出）小于2V（10時放大器輸出為2V）或者大于6V時（30時放大器輸出為6V），輸出高電平以驅動后級的發生報警電路報警器發出聲響，并根據不同音調區分溫度的高低，即當溫度高與30時，報警器發出兩種頻率交換的“嘀嘟”聲響；當溫度低于10時，報警器發出單頻率聲響。1.2設計方案一1.3設計方案二電路4、框圖如下：根據整體構思，所設計電路分為四個模塊：直流電源、信號放大電路，比較電路和報警電路。其中直流電源由變壓器、整流橋、濾波電路、穩壓器組成；放大器的設計采用集成運放放大；對于比較器我們選擇窗口比較器，通過電壓的變化可以模擬實現高溫低溫。報警電路有單雙頻之分，選用555定時器作成多諧振蕩器，以分別實現單雙頻報警。1.4方案的選擇方案一：優點：電路圖簡單，理論上可以實現報警功能。缺點：比較電路需從直流電源直接取樣，所取電壓的圍大小不滿足對溫度變化所對應的電壓變化圍。結論：不可行方案二：優點：通過放大電路的作用，能把對應的小電壓放大到需要的電壓圍，可行性強。缺點：相對于方案一電路較復雜結論：可行5、二、單元電路設計2.1.電源的設計設計2.1.1任務和要求直流穩壓5V,12V電源的設計，輸入交流電220v（峰值312v）50hz。穩定直流電源設計的一般思路是讓輸入電壓交流電220v（峰值312v）50hz先通過電壓變壓器（降壓到合適的數值，如16v），再通過整流網絡（將正弦波電壓轉換為直流脈動電壓（直交流成分均有），然后經過濾波網絡（減小電壓的脈動），最后經過穩壓網絡（使輸出直流電壓基本不受電網電壓波動和負載電阻的影響）。采用整流橋實現整流的目的，以1000uF的大電解電容作為濾波電路，采用固定式三端集成穩壓器7812、7805來穩定輸出電壓。如下圖所示，220V（幅值311V）50Hz6、交流電經變壓器220:16輸出兩組獨立的16V交流電，經整流橋、大電容濾波后分別經過集成穩壓塊7812與7805作用得到+12、+5V的直流輸出電壓。穩壓電源組成如圖1所示：圖1 直流電源系統方框圖電源變壓器：將電網提供的220V交流電壓轉換為各種電路設備所需的交流電壓。直流電源電路圖2.1.2整流橋選擇整流橋有兩根輸入交流線和兩根輸出直流線。經過整流橋上正極M C7812經過穩壓、濾波可提供一個+12V電壓； +12V電壓再經過MC7805后，經過穩壓、濾波就可以提供一個+5V的電壓。整流橋負極接地。整流橋的這樣就可以給后面的系統提供工作電壓了。2.13.參數的計算（1）穩壓管型號，輸入電壓7、和輸入電流220v電網電壓經過通用變壓器T1降壓至16V，16V交流電壓經橋式電路整流，C1的濾波作用后變成直流電壓，整流成直流的電壓，需要+12v的電壓，故選用7812型號；穩壓管的壓差6v左右，則輸出12v左右，選用7805型號的，經過穩壓管的消耗，穩壓管的電壓輸出為+5v。（2）故輸入電壓UI=12+3+0.6=15.6v，電源變壓器的副邊電壓有效值：U2=15.61.213v，所以變壓器的輸出電壓取值是13v，輸出電壓是最大值是2*1318v （3）濾波電容：C=1000uF6000uF所以電解電容的參數：1000uF2.2放大器電路的設計（自己設計部分）2.2.1設計任務和要求設計一8、個1030以外的溫度報警器，需要用電壓來代表溫度，設1用2mv代替，那么在1030則表示成20mv60mv，即電源供的電壓在20mv60mv圍以外的電路報警，而電源提供的電壓為5v，與所取電壓相差很大，這時需要將所取電壓放大100倍，即2V6V以外的電壓電路報警，需設計一個放大器電路，對電壓進行放大，為后續電路做好鋪墊。2.2.2設計原理用直流恒壓源供電，為了滿足增大輸入電阻，減小輸出電阻，以減少電源的阻消耗，提高電路的帶負載能力。所選運算放大器功耗低；輸出電壓與輸入電壓同相。用一個可調電位器來模擬溫度的變化。2.2.3設計方案選運算放大器：LM324介紹：LM324系列器件為價格便宜的帶有真9、差動輸入的四運算放大器。與單電源應用場合的標準運算放大器相比，它們有一些顯著優點。該四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的電源下，靜態電流為MC1741的靜態電流的五分之一。共模輸入圍包括負電源，因而消除了在許多應用場合中采用外部偏置元件的必要性。它的特點是將4個功能獨立的運放集成在同一個集成芯片里，這樣可以大大減少各運放由于制造工藝不同帶來的器件性能差異；采用統一的電源，有利于電源噪聲的降低和電路性能指標的提高。特點：1.短路保護輸出 。2.真差動輸入級 。3.可單電源工作：3V-32V 。4.低偏置電流：最大100nA 。5.每封裝含四個運算放大器。 6.具有部補償的功能。7.共模圍擴展到負電源 。8.行業標準的引腳排列 9.輸入端具有靜電保護功能。 具體設計原理：電壓串聯負反饋，同相比例放大。 UI UN UP =(1)4(1)3(11)2(0UI R RF UO UP R RF UN R RF UO RF UNUO R UN ? ?+=? ?+=? ?+=-=- 得到上式表明uo 與ui 同相且uo 大于ui 。電阻選擇：因為電源電壓為+5V ，應選擇千歐級電阻，以滿足輸入電壓毫伏級的要求。 放大器電路圖：