电子技术综合课程设计课 程：电子技术综合课程设计 题 目： 温度报警器姓 名 ____________ 学号 _____________________指导老师 __________________________________完成地点 __________________________________2014年09月22 日任务书温度报警器的设计与制作—、任务和要求：设计并制作 一个温度报警器，要求如下：1、 用压电陶瓷蜂鸣器作为电声元件；所属院（系） _________ 专业班级 ____________2、当温度在10C至30C范围内(允许误差土1C)时报警器不发声响，当温度超过这个范围内时，报警器发出声响，并根据不同音调区分温度的高低，即：⑴ 当温度高于30 C时，报警器发出两种频率交替的“嘀一嘟”声响，即加到蜂鸣器上的电压波形如资料中附录3D;(2)当温度低于10C时，报警器发出单频率声响，如资料中附录3D。
3、温度传感器输出电压可由直流信号源模拟，以0C为0mv,温度每上升1 C,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、面包板一块目录.、八、-刖言........................................................................错误!未定义书签。
1......................................................................................................... 方案论证与比较 (2)1.1方案一 (2)1.2方案二 (2)1.3方案确定 (2)2.单元电路设计 (3)2.1直流电源电路的设计 (3)2.2放大器电路的设计 (3)2.3窗口比较器电路的设计 (4)2.4温度报警电路的设计 (4)3.仿真调试及实验装调 ...................................................... •3.1电路仿真 (8)4.电路的装调和分析 ........................................................ •4.1电源的装调 ....................................................................... •4.2放大电路和比较电路的装调 ......................................................... •4.3报警电路的装调 . (9)4.4整体电路的装调 (9)5.实验结果分析 ............................................................ •6.小结 (10)7.参考文献 (11)11附录附录1元器件管脚及功能 (11)附录2元器件清单错误！未定义书签。
(14)附录3整体电路图错误！未定义书签。
(15)陕西理工学院、八前言本次电子技术综合课程设计是专门针对所有开展电类教学大三学生的一次综合训练，它着重考察的是同学们对所学课程的分析与综合应用能力，让同学们切实感受到理论联系实际的重要性，让所有同学都有一个清醒的认识，也是为了培养同学们良好、严谨的科学态度，为以后的发展打下坚实的基础。
此次电子技术综合课程设计的题目是温度报警器的设计。
温度报警器是一种与国民生活、安全、及工农业生产都有着重大关联的装置，因此对它的研究有着极其重要的意义。
本次设计的温度报警器并不以真实的温度作为检测量来检测，而是通过直流信号源来模拟温度传感器的输出电压，进而实现检测并判断报警电路是否发出报警警告。
此次试验将首先在计算机上通过protues仿真软件进行仿真实验，并遵循指导老师的建议将温度报警装置进行分模块设计，具体将分为四个模块：电源模块、放大模块、比较模块、报警模块。
因此实验的重点也将主要在于各模块的设计与组装调试来验证电路的完好运行，且能执行报警。
1.方案论证与比较1.1方案一根据任务书要求及电路所需要实现的功能将温度报警器划分为三个模块：电源模块、比较模块、报警模块。
此方案设计简单明了，但是实验要求的精度是可以区分1C即2mv电压, 运用此方案难以满足如此高精度的报警。
故此方案不能用来设计此温度报警器。
可将其模块划分如下图一。
图一方案一1.2方案温度报警器需要对温度这个变量极其敏感，本次试验中虽然采用直流信号源代替，但是实验所要求的2mv电压的精度是比较高的，简单的电路无法分辨出来，因此须将其放大进行比较，即可将此温度报警器按照分模块设计的方法分为电源模块、放大模块、比较模块、报警模块，可将其模块划分如下图二。
图二方案二1.3方案确定通过对比方案一和方案二，发现方案一设计简单明了，但是实验要求的精度是可以区分1C即2mv电压，最终发现运用此方案难以满足如此高精度的报警。
温度报警器需要对温度这个变量极其敏感，本次试验中虽然采用直流信号源代替，但是实验所要求的2mv电压的精度是比较高的，简单的电路无法分辨出来，因此须将其放大进行比较，温度报警器的设置划分为四个模块，在方案一的基础上添加一个放大模块。
验采用方案二。
2.单元电路设计2.1直流电源的设计直流电源电路设计直流稳压5V,12V,-12V电源的设计即需按照方案二将鉴于此，本次实图2.2 直流电源电路原理图2.2放大器电路的设计C38 330n此电路是同相比例运算电路，电路引入了电压串联负反此电路是同相比例运算电路，电路引入了电压串联负反馈。
该电路的放大倍数为：u 0 （1 R ）u RVIR 22.3窗口比较器电路的设计 2.4温度报警电路的设计本次课设四人一组， 实验分为四个模块， 为了更高效率、更准确的完成本次实验， 我们 每人负责一个电路模块。
本次实验中报警模块即由我负责设计。
根据此次试验的任务要求，温度报警器需要发出两种不同的报警声音，即低于 10C 发 出单频低温报警声音，高于 30C 发出双频高温报警声音。
因此我们设计两种报警电路，单 频报警和双频报警电路。
通过老师的指导和查阅资料我们将音频报警电路的制作主要用555定时器来完成。
555 定时器作为一种数字一模拟混合单片中规模集成电路， 该电路是一种使用灵活、 方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳态触发器、多谐振荡器。
图2.4 窗口比较器电路较器C1和C2、基本RS 触发器、放电管 VI 、与非门和反相器组成。
分压器为两个电压比较 器C1、C2提供参考电压。
如 5端悬空，则比较器 C1的参考电压为2/3UCC ,加在同相端；C2的参考电压为1/3UCC,加在反相端。
Rd'是复位端，当Rd' =0时，基本RS 触发器被置0， 晶体管V1导通，输出端 U0为低电平。
正常工作时， Rd' =1。
设U11和U12分别为6端和2端的输入电压。
当 U11>2/3Ucc,U12<1/3Ucc 时，C1输出 为低电平，C2输出为高电平，即 Rd' =0,Sd ' =1,基本RS 触发器被置0，晶体管V1导通， 输出端U0为低电平。
当U11<2/3Ucc , U12<1/3Ucc 时，C1输出为高电平， C2输出为低电平，Rd ' =1,Sd ' =0, 基本RS 触发器被置1，晶体管截止，输出端 U0为高电平。
当U11<2/3Ucc,U12>2/3Ucc 时， 基本RS 触发器状态不变，电路亦保持原状态不变。
2.4.1低温报警电路D1稳压输出，4端口为一个复位端，当D1为高电平（温 警。
充放电时间为T =RC 充电时间为555定时器的电路如上图所示。
它由三个阻值为 5k 的电阻组成的分压器、两个电压比此电路中4端口接窗口比较器的 度低于10C 即放大电路输出电压小于3V ）时，此多谐振荡器工作，蜂鸣器发出单频声音报图2.5T仁(R1+R2) • C1・ln ((Vcc - Vt-) / (Vcc - Vt+))放电时间为T2=R2 • C1 ・ln ((Vcc - Vt-) / (Vcc - Vt+))此振荡电路的振荡周期为T=T1+T2=(R1+2R2) • C1 ・ln ((Vcc - Vt-) / (Vcc - Vt+)) =(R1+2R2) • C1 ・ln 2占空比：q=T1/T=(R1+R2) /( R1+2R2图2.6 低温报警电路原理图2.4.2 高温报警电路图2.7 高温报警电路原理图高温报警采用双频报警，该部分用到了两片555定时器。
U1的作用是控制高低音的持续时间，高电平持续时间即为电容C的充电时间，低电平持续时间即为电容C的放电时间；U2的作用是将高音与低音转换成合成频率输出。
对于U1振荡电路的充电时间为：T1= (R1+R2) • C1 ・ln ((Vcc - Vt-) / (Vcc - Vt+))放电时间为：T2=R2 • C1 ・ln ((Vcc - Vt-) / (Vcc - Vt+))占空比为：q=T1/T=(R1+R2)/(R1+2R2)当U1输出为高电平时对于U2振荡电路的振荡频率为：设阈值电压为VT1+、VT1-V cc Vt1充电时间为TH：T H (R4R5)?C2?In ―t一Vcc VT 1放电时间为TL：T L R4 ?C2 ?ln ° V T10 V T1则振荡周期TO为：V CC V T10 V T1T O T H T L (R4 R5)?C2?I n CC 丄R4?C2?lnV CC V TI0 V TI1低音频率为：f L—T o当U1输出低电平时对于U2的振荡频率为：设C2的阈值为VT2+、VT2-V CC V T20 V r2 T T H T L (R4 R5)?C2?ln CC 亘R5 ?C2?ln 亘V CC V T 2 0 V T 21咼音振荡频率为：f HT根据参数、计算公式可得，双频的高低音持续时间以及高低音频率只与和555外部连接的电容C和电阻R有关，因此我们可以通过改变555外部电路的电容和电阻的大小来控制多谐振荡电路的振荡周期，从而控制蜂鸣器发出声音的高低和频率。
U2的4端接D2端稳压输出电压，当D2为高电平（温度高于30C即放大电路输出电压大于9V）时，此多谐振荡器工作，蜂鸣器发出“嘀---嘟”的双频声音报警。
3.电路的仿真3.1电路仿真通过用Protues软件进行仿真，将各个模块连接好后进行仿真。