1、電子科技大學模擬電路基礎應用設計報告設計題目： 火災報警電路學生姓名： 學號：教師姓名： 日期： 一、設計任務通過兩個溫度傳感器獲得的電壓差實現火災自動報警。 正常情況下，電壓差為零，發光二極管不亮，蜂鳴器不響。 當有火情時，電壓差增大，發光二極管發光，蜂鳴器鳴叫。2、 電路原理根據設計要求，把設計的電路分成以下三個模塊（圖1）：圖1 電路方框圖 放大微弱電壓信號判斷是否需要報警 報警指示電路詳細構成如下：1.二極管溫度傳感器仿真時，可用電壓源ui1、ui2模擬溫度引起的電壓變化，但可用二極管作為實際的溫度傳感器。常溫下，硅二極管正向導通時的導通電壓約為0.7V。流過二極管的正向電流固定時，溫

2、度每上升1度，正向電壓下降大約2mV。圖2 二極管溫度傳感器 2.差分電壓放大電路 發生火災時，溫度傳感器的電壓差可以迅速上升至幾十到幾百mV，根據后 級的比較電壓確定放大倍數，通過差分放大器將電壓放大到大于比較 電壓。 因此選擇圖三這樣的電路可將微弱的電信號放大10倍左右。圖3 差分電壓放大電路 3.單限電壓比較器差分電路輸出的電壓從U2的正向輸入端輸入，與單限電壓比較器的閾值電 壓UT進行比較。圖4 單限電壓比較器 4.聲光報警電路 聲光報警電路由一個報警器、一個閃爍報警燈電路和一個放大電路組原 設計中，是用紅色LED燈亮時表明發生火災，但是閃爍的警示燈具有更好的 警示效果。當U2輸出為高

3、電平時，晶體管T導通，蜂鳴器鳴叫，同時閃爍 報警燈電路也開始閃爍。圖5 聲光報警電路 三、電路仿真和結果1. 選擇的器件及其參數選用的元器件型號和數量(表1)表1 選用的元器件型號和數量元件型號數量集成運算放大器UA7413個三極管2N2222A1個 二極管穩壓二極管1N4733A4個一般二極管1N41482個發光二極管LED2個電阻1k4個10k3個9k1個1003個13.5k1個20k1個3k1個1k1個電容0.01uF1個報警器蜂鳴器1個2.電路仿真將上述元件按照個執行功能連接，得到直流穩壓電路，如圖6圖6 仿真電路圖（1）產生溫度電壓差 將其中一個二極管的工作溫度調高（60）圖7 調整

4、二級管工作溫度（2） 測量蜂鳴器波形和警示燈波形 a.蜂鳴器波形 蜂鳴器的波形要比蜂鳴器開啟電壓（9V）大，蜂鳴器才會開始工作 圖8 測量蜂鳴器波形電路 圖9 蜂鳴器工作電壓波形則由波形圖可知，輸出電壓為15V左右，蜂鳴器可正常工作，通過仿真也可聽見蜂鳴器發出響聲。b.報警燈電路波形要時此電路報警燈閃爍，而且是兩個燈交替閃爍，以起到警示效果，所以需要輸出一個方波電壓圖10 測量報警燈波形電路圖11 報警燈電路波形輸出的是方波圖形，可以使兩個報警燈交替閃爍，達到較好的警示效果，但是從圖中也看出報警燈閃爍還是有一定延遲，不能和蜂鳴報警器同步。圖12 報警燈交替閃爍圖 本次仿真達到預期任務： 通過兩

5、個溫度傳感器獲得的電壓差實現火災自動報警。 正常情況下，電壓差為零，發光二極管不亮，蜂鳴器不響。 當有火情時，電壓差增大，發光二極管發光，蜂鳴器鳴叫。 所以本次仿真獲得成功。四、電路加工及測試（可選）1.焊接過程注意事項(1)焊接時，應該遵循先焊小元件，如電阻和二極管等；后焊大元件，如電容。(2)焊接時間不宜過長，特別是在焊接MC4558和二極管的時候，防止高溫改變元件參數。2.闡明所用的測試儀、測試方法用到的測試儀器有直流電源，示波器。測量時，用示波器檢測波形，需要的直流電壓和方波信號是否達標。5、 問題解答如何減小閃爍報警燈的報警延遲？可適當調高R13的阻值，在10k以上時，可近似看作沒有

6、延遲。六、總結本次電路設計具有很大的實用性，我們生活的房屋中，都安裝有火災報警器，火災報警器在發生火災時發出警報，讓人們安全撤離，減少人員傷亡，所以在本次電路設計時，也考慮到發生火災時的氣溫會很高，因而設置二極管工作溫度為60。同時為了在發生火災時，反應出情況的緊急，我也將原先的二極管電路變為二極管交替閃爍報警電路，這樣可以使報警器的報警效果更好。通過本次電路設計，了解了有關差分放大電路、方波發生器的原理，并將其做成模擬電路，在實際生活中，可大大減少人們生命財產安全受到損失，但是電路也有一些缺陷沒有排除，首先是報警燈電路的報警延遲，火災發生時，一分一秒都是萬分寶貴的，有延遲就可能造成損失。雖然調高R13電阻可減少延遲，但也不能完全消減延遲，同時，增大電阻會使方波