1、 課程設計說明書課程設計名稱： 模電課程設計 課程設計題目： 超溫報警電路的模擬系統設計 -電源模塊設計 學 院 名 稱： 信息工程學院 專業： 電子信息工程 班級： 090401 學號： 姓名： 評分： 教師： 2011 年 2 月 21 日 模擬電路 課程設計任務書20 1020 11 學年 第 2 學期第 1 周 1.5 周 題目超溫報警電路的模擬系統設計內容及要求設計任務和要求 檢測溫度范圍為0ºC100 ºC，采用箔電阻、精密電阻及電位器組成測量電橋作為溫度傳感器； 可設定報警溫度上限值0ºC100 ºC； 當檢測溫度超過設定上限值時，發出蜂鳴

2、器報警聲，要求報警聲喃喃間斷發聲，頻率約1Hz；2. 組織安排：5人一組進度安排1.布置任務、查閱資料、選擇方案，領儀器設備： 2天； 2. 領元器件、制作、焊接：3天3調試驗收： 2.5天4. 提交報告：2010-2011學年第二學期37周學生姓名： 指導時間：第12周指導地點： E 樓 311 室任務下達20 11 年 2 月 21 日任務完成20 11 年 3 月 1 日考核方式1.評閱 2.答辯 3.實際操作 4.其它指導教師系（部）主任摘要： 為了防止日常生活中因溫度的控制不合理而造成財產損失，因而設計了一個超溫報警系統，實現溫度超過一定值時自動警報，以減少生命財產的損失。該系統通過

3、由溫度傳感器pt100作為感知溫度的器件，一外界的0度和100度作為溫度檢測的基準點來調節電路，并將采集到的外界溫度轉化為對應的電壓，再經過后級電路的放大濾波等的處理，得到一個比較穩定的較大的電壓。當電壓超過一定值時，蜂鳴器發出1HZ的警報聲，并切斷電源。本文只對電源模塊進行探究，該系統的其他模塊有本組的其他成員來完成。為了解決有些電路需要對稱電壓來供電但對稱度又不高的缺點，因此本電源的設計就著重在提高對稱電源供電精度和對稱度的問題之上, 并從根本上解決了電源的不對稱性和精度等問題。關鍵詞：對稱度 lm358 OP07 超溫報警 第一章 系統組成及工作原理51.1 系統組成及簡述51.2 工作

4、原理6第二章 總體設計方案及原理說明62.1、方案一：62.1.1、電路原理圖如下62.1.2、電路仿真及數據分析：62.1.3、工作原理及特點82.2、方案二：82.2.1、電路原理圖82.2.2、電路仿真及數據分析：92.2.3、工作原理及特點：10第三章 調試過程及結果分析10第四章 設計、安裝及調試中的體會11附錄：11一、元件清單11二、超溫報警系統總體原理圖12三、參考書目. 12四、系統實物圖13 第一章 系統組成及工作原理1.1 系統組成及簡述本系統共由五個模塊組成，第一部分是溫度檢測部分，系統由該模塊來檢測外界的溫度，并經過放大信號后將信號輸給下一級電路；第二部分為濾波電路，

5、這一部分較為簡單，起到的是濾波的效果；第三部分是控制電路，該部分根據跟所設閾值電壓來改變報警的溫度，并由該部分電路控制外部電源的接入與斷開；第四部分是驅動電路，由該電路來驅動蜂鳴器報警；最后就是電源模塊了，該模塊負責給整個系統供電。 設計框圖1.2 工作原理（1） 事先給定報警溫度值，然后調節溫度檢測模塊，當檢測溫度超過報警溫度值時此模塊的輸出電壓大于或等于2.5v,此時的輸出電壓會帶有一些干擾信號，因此將電壓輸入到濾波模塊電路，經濾波電路處理后得到比較穩定的電壓，此濾波電路的輸出電壓是輸入電壓的兩倍。接著把該電壓輸入到控制模塊電路，當輸入電壓大于5v時，就切斷外部電路，并輸出+5v電壓。當輸

6、入電壓小于5v時，不切斷外部電路，讓其正常工作，輸出電壓為0。驅動電路判斷輸入電壓如果是+5v，則驅動蜂鳴器報警，其頻率為1HZ。當輸入電壓為0時，蜂鳴器不工作。 至于電源這一模塊，為以上電路模塊提供電壓，電源的輸出電壓有-12V、+12V、+5V。第二章 總體設計方案及原理說明2.1、方案一：2.1.1、電路原理圖如下2.1.2、電路仿真及數據分析：電路仿真圖：圖2波形圖：圖3電路數據及波形分析：從輸出端的輸出電壓看來，+12V輸出端和-12V輸出端的輸出電壓分別12.299V和-12.589V，+5V輸出端的電壓為5.002V。在用示波器分別測他們各自的輸出波形，從波形圖上可以看出，他們的

7、輸出電壓很穩定，波動不大。在我看來，此電路的一個缺點是正負12V電壓的對稱度還不夠好，還有待改進。2.1.3、工作原理及特點 如圖1所示變壓器給出的電壓經過由D1、D2、D3、D4組成的整流橋后經過電容的平滑濾波后分別接7812 和 7912 的輸入端。在接 7812 和 7912 的輸入端之前分別經過兩級濾波。作為前級的為1000 F/ 50V的電解電容 ,其作用是通過充放電原理把交流成分去掉; 作為后級的為0.1F的電容。變壓器給出的電壓經過整流橋整流和兩級電容的濾波后有效的保證了7812和7912的輸入端為直流電壓 , 確保 7812 和7912兩個三端穩壓器能正常工作。7812、791

8、2 的輸出端又經過由兩個 47F/50V 的電解電容濾掉其交流成分 , 經過 1個0.1 F的電容慮掉其高頻成分 , 輸出端分別為穩定的直流 + 12V和 - 12V電壓。7812的輸出端經過電容的濾波接到7805的輸入端，此時7805輸入電壓為穩定的12V，輸出端經過一個0.1uF的電容濾波后輸出穩定的+5V 電壓。在該電路中，7812的公共端接地電壓為0，根據7812的特性Vout-Vo=12,保證了輸出端為+12V電壓。7912、7805也同樣分析。此電源電路的特點是：（1） 、能產生對稱的正負12V電壓（2） 、選用元件性能可靠，成本低，且為常用的元件（3） 、有效利用了整流橋和三端穩

9、壓器的特點進行合理的電路設計。2.2、方案二：2.2.1、電路原理圖圖4 2.2.2、電路仿真及數據分析： 電路仿真圖圖五波形圖電路數據及波形分析：從輸出端的輸出電壓看來，+12V輸出端和-12V輸出端的輸出電壓分別12.233V和-12.227V，由此可見，此電源電路的對稱度很好，可以為電壓對稱要求很高的電路供電，使用該電源為電路供電可以挺高電路的穩定性。+5V輸出端的電壓為5.002V。在用示波器分別測他們各自的輸出波形，從波形圖上可以看出，他們的輸出電壓很穩定，波動也不大。與方案一相比，此電路可以很好的改進電壓不對稱的問題。2.2.3、工作原理及特點：工作原理：該電路在方案一的電路基礎上

10、增加了一個放大器LM358和兩個10k電阻，連接方式如圖所示。7812 和 7912 的輸出端經兩個 10k電阻分壓后接放大器LM358的反相輸入端 , LM358 的同相輸入端接地 ,放大器 LM358 的輸出端接 7912 的公共端。在正負12V電壓輸出端，假設正相輸出為大于 + 12V電壓 ,兩個10k電阻將均分正相輸出端和反相輸出端之間的電壓 , 那么 LM358 的反相輸入端為正電壓 , 根據LM358的特性在其輸出端將有一相應的負電壓,此負電壓接到7912 的公共端 , 根據 7912 的特性,將增加7912輸出端的負電壓。假設正相輸出端為小于+12V電壓,兩個電阻將均分正相輸出端

11、和反相輸出端之間的電壓 , 那么LM358的反相輸入端為負電壓 ,根據LM358的特性在其輸出端將有一相應的正電壓,此正電壓接到 7912 的公共端,根據7912的特性,將減小7915輸出端的負電壓。此電路類似于一閉環反饋電路 , 只有當LM358的反相輸入端為0V 時,電路才能穩定,有效的保證了正出端和反相輸出端的對稱性。圖中的 7812和7912芯片如換成78系列和79系列的其他芯片 , 可得到相應的對稱電源電壓。此電源電路特點：（1）、由于此電源為精度高、對稱度高的正負電源,能有效保證所需電源電路的穩定性,應用在儀表上能有效的提高儀表的精度和穩定性 (2) 選用元器件性能可靠,成本低,且

12、為常用常見的元件。 (3) 有效利用了整流橋、放大器和三端穩壓器的特點進行合理的電路設計。 (4) 電路設計中有效的利用放大器原理構成反饋電路,保證了產品的穩定性。 (5) 該電源適用范圍廣泛 , 可根據實際需要設計出符合需要的對稱電源電壓。2.3、方案決策 比較方案一和二，從總的考慮，方案二就只比方案一多一個lm358，但方案二卻在電路的穩定上與精度上比方案一高出許多，因此選擇方案二作為本次電路設計的方案。第三章 調試過程及結果分析電源模塊調試：按照電路圖焊接電路，焊接完后用萬用表的蜂鳴檔檢測電路是否都接通了，仔細檢測完后并確定無誤插上電源插頭，用萬用表的電壓檔測量電源的輸出電壓，經檢測，+

13、12V輸出端電壓為12.13V，-12V輸出端電壓為-12.17V，最大誤差為1.4%，這表明此電路達到了預計的要求，而且正負對稱電壓的對稱性很好，+5V輸出端的電壓為4.88，誤差為2.4%，在誤差允許范圍之內。所以此電源電路模塊合格。第四章 設計、安裝及調試中的體會在整個超溫報警電路的設計過程當中，把電路模塊化，這至關重要。因為這樣的設計思路可以把比較復雜的電路分成幾個單獨的模塊而使之簡化。確定各個模塊以后，并按照各個模塊給定的任務設計原理圖，確定好參數。在確定參數時要涉及到一些計算，這就要靠一些理論來支撐了，如果理論基礎不夠扎實，那么參數也就很難確定下來，所以說上課認真聽講果然是非常重要

14、的。 原理圖和參數確定后并確定無誤就開始焊接電路，但在焊接時有虛焊的地方就可能導致電路無法達到預計的要求，因此焊接完后要認真檢查是否有虛焊的地方。最后就是調試電路了，也是整個系統設計的最后環節，這可就需要細心與耐心了，出現了什么意外情況不能著急，有的時候越著急就越難找出錯誤，冷靜是關鍵。 此次設計還算是比較成功的，沒有出現比較大的錯誤，但在時間上的把握上還是不足的，還沒有一個系統的概念。經過此次的課程設計，對模電有了更深一步的了解。這對今后的學習以及在以后的工作都會起著很重要的作用，對動手能力的培養也非常的重要，讓我們的知識學以致用。附錄：一元件清單 變壓器1個、1000uf電解電容/25v 2個、0.1u瓷片電容 6個、47u電解電容/25v 4個、7812穩壓芯片1個、7912穩壓芯片1個、7805穩壓芯片1個、lm358 1個、lm324 1個、20k電阻2個、IN40076個、1k電阻7個、3k電阻3個、4.7u電解電容/25v 2個