温度报警器设计

前言

电子技术综合课程设计是集电路分析、模拟电子技术、数字电子技术以及电路实验、模拟电子技术实验、数字电子技术实验等课程之后的一门理论与实践相结合的综合设计性课程。它包括选择课程、电子电路设计、组装、调试和编写总结报告等实践内容。它的开展是为了提高和增强我们学生对电子技术知识的综合分析与应用能力。这对于提高我们学生的电子工程素质和科学实验能力非常重要，是电子技术人才培养成长的必由之路。

本课程设计任务要求是完成一个温度报警器的制作，并实现当温度高于30℃时发出双音报警，温度低于10℃时发出单音报警的功能要求。本设计中充分展示了模拟电子技术的优点，利用放大电路、窗口比较器进行温度的判定，再结合数字电子技术的优点，充分利用单元电路的功能来实现报警，将模电、数电紧密结合，综合应用，不但对知识有了更进一步的掌握，提高了动手能力，，对于以后的就业打下了一定的基础。

通过课程设计实现以下三个目标：

第一，让学生初步掌握电子线路的试验、设计方法。即学生根据设计要求和性能参数，查阅文献资料，收集、分析类似电路的性能，并通过组装调试等实践活动，使电路达到性能指标。

第二，课程设计为后续的毕业设计打好基础。毕业设计是系统的工程设计实践，而课程设计的着眼点是让学生开始从理论学习的轨道上逐渐引向实际运用，从已学过的定性分析、定量计算的方法，逐步掌握工程设计的步骤和方法，了解科学实验的程序和实施方法。

第三，培养勤于思考的习惯，设计并制作电子产类品，增强学生这方面的自信心及兴趣。

本课程设计以电工电子技术的基本理论为基础，着重掌握电路的设计装调及性能参数的调试方法。本课程设计应达到如下基本要求：

（1）综合运用电子技术课程中所学的理论知识独立完成一个实际应用电路的设计。

（2）通过查阅手册和参考文献资料，培养独立分析和解决实际问题的能力。

（3）熟悉常用电子元器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则。

（4）掌握电子电路的安装和调试技能。

（5）熟悉使用各类数字式电子仪器的规范使用方法。

（6）学会撰写课程设计论文。

（7）培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。

（8）由于本次试验是分组完成，所以培养团结协作能力尤为重要。

在温度报警器电路的课程设计中，不仅得到了指导老师的关心和鼓励，而且得到了许多同学的无私帮助，在此表示衷心的感谢。同时，因设计者水平有限，设计论文中错误在所难免，恳请不吝指教。

任务书

温度报警器的设计与制作

一、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；

2、当温度在10℃至30℃范围内（允许误差±1℃）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：

(1)当温度高于30℃时，报警器发出两种频率交替的“嘀—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10℃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0℃为0mv，温度每上升1℃，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

1.设计方案及思路 (4)

1.1设计任务 (4)

1.2设计方案 (4)

2.单元电路设计 (4)

2.1直流电源电路的设计 (4)

2.2放大器电路的设计 (5)

2.3窗口比较器电路的设计 (5)

2.4温度报警电路的设计 (6)

3.电路的仿真 (8)

3.1仿真软件简介 (8)

3.2电路仿真 (9)

4.电路的装调和分析 (9)

4.1电源的装调 (9)

4.2放大电路和比较电路的装调 (9)

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 (10)

6.总结 (11)

7.致谢 (11)

参考文献 (11)

附录 (12)

1. 设计方案及思路

1.1整体电路构思

（1）用压电陶瓷蜂鸣器作为电声元件；

（2）当温度在10℃至30℃范围内（允许误差±1℃）时报警器不发声响，当温度超过这个范围时，报警器发出声响，并根据不同音调区分温度的高低，即：

①当温度高与30℃时，报警器发出两种频率交换的“嘀—嘟”声响；

②当温度低于10℃时，报警器发出单频率声响；

③温度传感器输出电压可由直流信号源模拟，以0℃为0mv，温度每上升1℃，递增2mv；（3）设计并制作本电路所用直流电源。

1.2 设计方案

根据任务要求，所设计电路分为四个模块：多输出电源、放大器、窗口比较器和蜂鸣器。其中放大器的设计，既可以采用三极管放大，也可以采用集成运放放大，考虑到电路检测的方便，采用集成运放设计放大电路。对于比较器的选择还是比较定向的，因为书上学过的比较器，例如单限比较器、滞回比较器等，都不能实现我们要控制一段连续区域的要求，所以我们就选择了窗口比较器，可以模拟实现高温低温。蜂鸣器有单双频之分，亦有两种设计方法：三级管构建单双频电路或555构建单双频电路，为使电路简单易检测，决定采用555构建单双频电路。

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

稳定直流电源设计的一般思路是让输入交流电压220V（峰值312V）50Hz先通过变压器（降压到合适的数值，如16V），再通过整流电路（将正弦波交流电压转换为直流脉动电压，即交直流成分均有），然后经过滤波电路（减小电压的脉动），最后经过稳压电路（使输出直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻的影响）。

采用整流桥实现整流的目的，以1000uF的大电解电容作为滤波电路，采用固定式三端集成稳压器7805、7812来稳定输出电压。

如下图所示，220V（峰值311V）50Hz交流电经变压器220:16输出两组独立的16V交流电，经整流桥、大电容滤波后分别经过集成稳压块7812和7805作用得到+12V、+5V的直流输出电压。稳压电源组成框图如图1所示：

稳压电源一般由变压器、整流器和稳压器三大部分组成，如图1所示

图2.1 直流电源系统方框图

电源变压器：将电网提供的220V交流电压转换为各种电路设备所需的交流电压。