高低电平课程设计报警器.doc

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1、 目录摘要引言一、 课程设计任务书二、 总体设计方案(画出一个实现电路功能的大致框图)三、 单元电路（各组成部分电路）设计及其原理说明四、 元器件的选择及其相关技术数据，参数的计算五、 总体电路原理图及其整个电路的工作原理 六、 课程设计中的收获和体会七、 参考文献摘要 此报警器可由以下几部分组成，首先要产生输入电压VI：010V的步进电源；第二部分是比较器，将VI与报警门限电平相比较，由于该报警器要求有两个门限电平，即或 ， 电路报警，而 电路不报警，所以这里选用窗口比较器；第三部分则为报警电路。关键词 步进电源 比较器 报警电路引言 在我们的日常生活中，经常会用到一些仪器设备只能在一定的输

2、入电压范围内工作，超出此范围，电路工作就不正常。由于这个原因，就需要对输入电压进行监控。本课题从教学训练的角度出发，要求设计一个高低电平报警电路。一、 课程设计任务书 在日常生活中，经常会用到一些仪器设备只能在一定的输入电压范围内工作，当电压范围内工作，当电压超过此范围，电路就不能正常工作了，因此需要对输入电压进行监控。要求设计一个高低电平报警电路。（一） 课程设计的基本要求 1 设计任务应在规定时间内完成； 2 说明书书写工整； 3 电路原理图图面清晰，内容准确； 4 元件参数计算项目完整，计算说明清楚，计算结果基本正确。（一） 课程设计说明书的格式 1. 封面2. 目录 3. 正文1) 课

3、程设计任务书2) 总体设计方案(画出一个实现电路功能的大致框图)3) 单元电路（各组成部分电路）设计及其原理说明4) 元器件的选择及其相关技术数据，参数的计算5) 总体电路原理图及其整个电路的工作原理 4. 课程设计中的收获和体会5. 参考文献（二） 技术指标 当输入电压或时电路报警，其中为010V 步进电源，步进1V。（三） 设计内容 此报警器可由以下几部分组成： 010V步进电源窗口比较器报警电路1 步进电源：产生010V的输入电压V1；2 比较器：将V1与报警门限电平相比较，由于该报警器要求有两个门限电平， 如 电路图当上边发光二级管亮，如电路图当下边发光二级管亮，而电路不报警，此时比较

4、器可选用窗口比较器。（五） 评分依据1 平时的出勤情况占10%；2 设计过程中的动手能力占20%;3 课程设计说明书的总质量（包括课程设计思路是否合理，单元电路正确与否， 整体电路是否完整，电路原理说明是否基本正确等）占40%；4 答辩过程中回答问题的情况占30%。二、 总体设计方案 根据技术要求，此报警电路由以下几个部分组成，首先要产生输入电压V1为010v的步进电源；第二部分应是比较器，将V1与报警门限电平相比较，由于该报警器要求有两个门限电平，即 如电路图当上边发光二级管亮，如电路图当下边发光二级管亮，而电路不报警，此时比较器可选用窗口比较器。总体框图:010V步进电源窗口比较器报警电路

5、三、 单元电路(各组成部分电路)设计及其原理说明1. 010V步进电源的组成如1所示，其中电源变压器，整流电路，滤波电路等部分的设计。输出电源变 压 器整 流电 路滤 波电 路稳 压电 路加 法电 路电压 上图为直流稳压电源的组成步进电源由直流电源和求和电路组成，而直流电源由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路和加法电路5部分组成。由于要求输出010V步进电源，在此选用三端可调输出集成稳压器LM317，LM317输出电压范围为1.25V37V，为了能满足技术要求输出010V，可再选用一片LM337（输出-1.25-37V），使之输出-1.25V，与LM317的+1.25V相加，从而使输出电

6、压达到0V。V01V0 V02该电路由整流部分、滤波部分、稳压部分和同相加法器组成。 整流部分的作用：实际是将变换后的交流电压转变为单方向的脉动电压。直流电路的任务是将交流点变为直流电。完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用。因此二极管是整流电路的关键元件。滤波电路的作用：对整流电路输出的脉动直流进行平滑，使之成为含交变成份很小的直流电压。滤波电路用于滤去输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成。由于电抗元件在电路中有储能作用，并联的电容C在电源供给的电压升高时，能把部分能量存储起来，而当电压降低时，就能把能量释放出来，使负载电压比较平滑，即C具有平波作用。 三端可调输出集成稳压器LM317的作

7、用：它的内部电路有比较放大器、偏置电路、电流源电路和带隙基准电压VREF等，它的公共端改接到输出端，器件本身无接地端。所以消耗的电流都从输出端流出，内部的基准电压接至比较放大器的同相端和调整端之间。它的特点是输出电压连续可调，调节范围较宽。R2的大小根据输出电压调节范围确定。C2和C6是用来实现频率补偿、防止稳压器长生高频自激振荡和抑制电路引入的高频干扰。C3、C4和C7是用来减小稳压电源输出端由输入电源引入的低频干扰。同相加法器的作用：该电路是求和电路，和从同相输入. 参数计算：图中用4个开关的不同组合方式来调节LM317的输出电压V01，已知VREF是LM317的基准电压，其值为VREF=

8、1.25V,且VO=VREF(1+R2/R1),所以 ,改变即可改变，根据上式，可以很容易的推导出四个开关不同的闭合方式下Vo1的值。理论值闭合开关序号实际测量值(V)R2阻值（）实际测量值（）V01(V)V02(V)1.25-1.251,2,3,40.1900.152.25-1.252,3,41.1980823.25-1.251,3,42.11601564.25-1.253,42.942402385.25-1.251,2,44.243203306.25-1.252,45.114004127.25-1.251,46.154804868.25-1.2546.95605689.25-1.251,2

9、,37.9164063610.25-1.252,38.7172071811.25-1.251,39.8800792理论值：R1=80，R2=160，R3=320，R4=640实验数据：R1=82，R2=156，R3=330，R4=636由于R2的取值范围是（01200），根据上面的公式计算得的取值范围是：1.25（1+0）V1.25（1+800/100）V，即=(1.2511.25)V。而LM337的输出Vo2始终为1.2V。A1组成同相加法器，根据电路图，由虚短和虚断的概念可得：-3个方程式联立得，由的范围可得的变化范围是（1.2511.25）V。其它电阻和电容的大小由经验可得。2 窗口比较

10、器的设计与报警电路的设计电路如图（a）所示，传输特性如图（b）所示。根据技术要求，UL应为，UH应为取R1=R2=R3=15K可满足技术要求，工作过程如下：当VIUH时，LED1导通并发光，Vo为低电平当VIUL时，LED2导通并发光，Vo为低电平当ULVIU1时，运放A1输出高电平；当UiU2，则当输入电压Ui越出U2，U1区间范围时，LED点亮，这便是一个电压双限指示器。 若选择U2 U1，则当输入电压在U2，U1区间范围时，LED点亮，这是一个“窗口”电压指示器。 此电路与各类传感器配合使用，稍加变通，便可用于各种物理量的双限检测、短路、断路报警等。 五、 总体电路原理及整个电路的工作原

11、理共 页， 第 页比较电路六、 课程设计中的收获和体会两个星期的课程设计就这么的结束了，虽然只是短短的两个星期，但是学到的东西并不比两个星期的理论课学到的少，而是更多。这两个星期的学习让我们学到了很多课堂上学不到的东西。比如说独立思考解决问题，出现差错的随机应变，和与人合作共同提高等等。这些都是完成一件事必不可少的，让我受益匪浅。以前我们只是学的一些理论知识，可以这么说，光有理论知识是远远不够的，只有把理论知识跟实践相结合起来。这次的课程设计就是这样。由于是第一次做课程设计嘛，所以做的过程中，遇到很多的问题，由于线比较的细，在做线路的过程中，不是太好弄，线做的有点弯弯曲曲的，不是那么的美观，还

12、有就是插元器件时，有些排布的有点密，老师说如果电路有错的话，元器件会烧坏，由于排布比较密，可能靠近的也会烧坏，基于安全等因素，排布不能太密。在我们检验电路板的过程中，也不是太顺利，第一次去的时候电路一个正确的现象都没出现，这对我们打击非常的大，老师说让我们好好的检查一下。第二次验电路板时，稳压器lm317、lm337端输出的电压都不对，lm337端的输出电压应该是负值，但是测出来的却是正直，有点匪夷所思。最后老师给我们检查了一下电路，发现稳压器lm337控制端没有接地，才会出现这种怪现象。有了前2次的失败，我们把电路接了地，然后又仔细的检查了一遍。第三次检验电路板时，基本都正确了，lm317端

13、输出电路是1.25v左右，lm337端是-1.25v。步进电路也正确了，可以从0v10v调出来，只是有点小小的误差，可能是电阻选择上有点小误差，然后窗口比较电路跟报警电路也实现了输出电压8v和4v时报警电路led灯会亮报警，在输出48之间的电压时报警电路led灯不亮，也就是不会报警。看到了我们2个星期幸苦做出来的电路板成功了，我们的心里真的很高兴。最后老师让我们把电路板稍微调整一下，把误差降低。可能接线处，与电路板没有很好的接触，导致阻抗大了，导线的电阻就大了。高低电平报警电路终于完成了，其中有过成功，有过失败，有我们洒下的汗水，有老师的孜孜教诲。在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学

14、过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。既然发现了问题，就要改正嘛。2个星期的课程，很艰辛，但是我做的很快乐，能够成功，不是只靠自己，有伙伴有老师的帮助，老师对我们的帮助，我是记忆犹新，在验电路板时，老师很认真的给我们检验，出现问题时，老师还会很用心的检查原因，有些女生不敢调节开关时，也是 老师帮她们调的，老师对我们真的是很用心，很感谢老师。希望今后类似这样课程设计、类似这样的锻炼机会能更多些！七、 参考文献1. 武汉理工大学学报(信息与管理工程版)1998年第02期 作者：郑建彬,周伟,曾翠林2. 电子技术基础 模拟部分 【M】 第五版 高级出版社 康华光 主编3. 运算放大器原理与应用 【M】 科学出版社 2005 蔡锦福 主编4. 快速学会认电子元器件 第一版 人们邮电出版社 门宏5. 百度文库即网上的资料查询及分析应用6. 常用电子测量仪器的使用 电子工业出版社 1999 鲁特金 著7. 数字万用表的原理使用与维修电子工业出版社 1988 沙古友 沙古著元件名称参数个数电解电容100uf3电解电容470uf2电容0.1uf2电阻801电阻1002电阻1601电阻3201电阻6401电阻15k7电阻100k5电阻300k1运算放大器LM3241稳压块LM3171稳压块LM3371发光二级管LED-RED2八、 元件详细清单