模電由比較器構(gòu)成的光動(dòng)報(bào)警電路_課程設(shè)計(jì) (1)

1、目 錄1 任務(wù)與要求11.1 設(shè)計(jì)任務(wù)11.2 設(shè)計(jì)要求12 設(shè)計(jì)方案22.1 總方案設(shè)計(jì)22.1.1方案框圖22.1.2方案選擇23 設(shè)計(jì)原理與電路33.1 單元電路的設(shè)計(jì)33.1.1 原理圖設(shè)計(jì)33.2 工作原理33.3 元器件選擇44 電路的調(diào)試與分析54.1 MultiSim軟件介紹54.2 MultiSim電路圖54.3 MultiSim仿真分析64.3.1模擬運(yùn)行1：64.3.2模擬運(yùn)行2：75 結(jié)論(問(wèn)題分析)86 設(shè)計(jì)心得10附錄11參考文獻(xiàn)11由比較器構(gòu)成的光動(dòng)報(bào)警電路 摘要： 模擬電子技術(shù)是一門(mén)應(yīng)用性、實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，試驗(yàn)在這一學(xué)科的研究與發(fā)展過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用。而

2、在課程設(shè)計(jì)中，通過(guò)解決一些實(shí)際問(wèn)題，可以很好的鞏固和加深學(xué)到的理論知識(shí)，并提高電子電路的設(shè)計(jì)與實(shí)踐能力，為以后從事生產(chǎn)與科研工作打下一定的基礎(chǔ)。電子電路種類(lèi)很多，設(shè)計(jì)方法也不盡相同，尤其是隨著集成電路的迅速發(fā)展，各種專(zhuān)用功能的新型器件大量涌現(xiàn)，使電路設(shè)計(jì)工作發(fā)生了巨大的變革。原始的分立元件電路的設(shè)計(jì)方法，已漸漸被集成塊直接組裝所取代。所以，要求設(shè)計(jì)者應(yīng)把精力從單元電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算，轉(zhuǎn)移到整體方案的設(shè)計(jì)上來(lái)，不斷熟悉各種集成電路的性能、指標(biāo)，根據(jù)總體要求恰當(dāng)選取集成器件，合理地進(jìn)行連接實(shí)驗(yàn)，完成總體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)是一個(gè)由LM741集成運(yùn)算放大電路組成的光動(dòng)報(bào)警器，在設(shè)計(jì)中運(yùn)用了比較器的知識(shí)

3、，結(jié)合放大電路與光敏電阻對(duì)光照的特殊反應(yīng)實(shí)現(xiàn)光控。關(guān)鍵詞：比較器、同相比例放大、光敏電阻、二極管、蜂鳴器1 任務(wù)與要求1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)1.掌握由比較器構(gòu)成的光動(dòng)報(bào)警電路的工作原理；2.畫(huà)出電路原理圖（或仿真電路圖）；3.元器件及參數(shù)選擇；4.電路仿真與測(cè)試；5.收集并歸納目前國(guó)內(nèi)外檢測(cè)進(jìn)展等；6.按本校要求的課程設(shè)計(jì)規(guī)范撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告；7.按規(guī)定日期提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告。1.2 設(shè)計(jì)要求（1） 當(dāng)光照達(dá)到某一門(mén)限以上時(shí)喇叭發(fā)出蜂鳴報(bào)警；當(dāng)光照低于門(mén)限值時(shí)蜂鳴器不工作；電源電壓：±Vcc=±12V；采用uA741比較器做單限比較；放大電路采用LM741集成運(yùn)放。（2） 能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)

4、任務(wù)的基本功能。（3） 依據(jù)要求運(yùn)用模擬電子技術(shù)的理論設(shè)計(jì)、制定實(shí)驗(yàn)方案，并論證方案。（4） 學(xué)習(xí)電路仿真過(guò)程，繪制電路圖，進(jìn)行基本的仿真試驗(yàn)對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行性能分析。2 設(shè)計(jì)方案2.1 總方案設(shè)計(jì)2.1.1方案框圖音樂(lè)電路單向比較器感光電路方案一：方案二：過(guò)零比較器音樂(lè)電路感光電路方案三：放大電路音樂(lè)電路（蜂鳴器）單限比較器感光電路2.1.2方案選擇方案1中過(guò)零比較器需要輸入的電壓的臨界值為0V，這在光敏電阻中很難實(shí)現(xiàn)，所以光控的要求就達(dá)不到了，因此放棄了由過(guò)零比較器構(gòu)成的電路。方案2在理論上可以實(shí)現(xiàn)，但是在元件連接時(shí)，不能完全符合參數(shù)設(shè)計(jì)，尤其是音樂(lè)電路要求的電流很高，而穩(wěn)壓管的擊穿電壓也

5、不能正好符合這一高電壓。如果不能很好的協(xié)調(diào)參數(shù)，就會(huì)對(duì)整個(gè)電路的靈敏度造成影響，因此放棄此方案。方案3克服了前兩個(gè)方案中的不足，加入放大電路可以對(duì)輸入到音樂(lè)電路電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，易于實(shí)際應(yīng)用。且放大器電路簡(jiǎn)單，元件易購(gòu)買(mǎi)，方便便宜；對(duì)于音樂(lè)電路復(fù)雜，費(fèi)用高，因此用蜂鳴器替代，簡(jiǎn)化電路，價(jià)格便宜。3 設(shè)計(jì)原理與電路3.1 單元電路的設(shè)計(jì) 3.1.1 原理圖設(shè)計(jì)（1）總體電路圖3.2 工作原理光敏電阻有隨光照越強(qiáng)，其阻值越迅速減小的特性。二極管有單向?qū)ㄐ?。單限比較器會(huì)根據(jù)輸入信號(hào)不同、正反不同，輸出方向不同的電壓。對(duì)于單限比較器，其穩(wěn)壓管的擊穿電壓為+Uz/-Uz,當(dāng)反相輸入電壓大于同相輸入電壓時(shí)，

6、輸出端輸出的電壓為-Uz；當(dāng)反相輸入電壓小于同相輸入電壓時(shí)，輸出端輸出電壓為+Uz。利用光敏電阻特性，再與固定電阻，電源構(gòu)成回路，則在不同光照下固定電阻的分壓就會(huì)不同。如光照增強(qiáng)分壓增大。將固定電阻的電壓作為單項(xiàng)比較器的輸入信號(hào)，隨著光照增強(qiáng)，輸入電壓增強(qiáng)，當(dāng)高于比較電壓后，輸出電壓跳變?yōu)榉聪螂妷海瑢⑤敵鲭妷悍糯蠛?，再利用二極管的單項(xiàng)導(dǎo)通性，蜂鳴器工作，而發(fā)光的二極管不發(fā)光。由此實(shí)現(xiàn)對(duì)報(bào)警器的光控。3.3 元器件選擇元件型號(hào)/規(guī)格數(shù)量1K電阻1K4個(gè)2K電阻2K1個(gè)10K電阻10K1個(gè)光敏電阻GL35161個(gè)5K電位器5K1個(gè)集成運(yùn)算放大器uA712個(gè)蜂鳴器5V1個(gè)LED紅色1個(gè)二極管1N41

7、481個(gè)穩(wěn)壓管1N47302個(gè)6V直流電源直流1臺(tái)3V直流電源直流1臺(tái)+12V直流電源直流1臺(tái)-12V直流電源直流1臺(tái)4 電路的調(diào)試與分析4.1 MultiSim軟件介紹Multisim是美國(guó)國(guó)家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。它提供了仿真實(shí)驗(yàn)和電路分析兩種仿真手段，可用于模擬電路、數(shù)字電路、數(shù)模混合電路和部分強(qiáng)電電路的仿真、分析和設(shè)計(jì)。Multisim是一種優(yōu)秀而易學(xué)的WDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）軟件，與其他仿真分析軟件相比，EWB的最顯著特點(diǎn)就是提

8、供了一個(gè)操作簡(jiǎn)便且與實(shí)際相似的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。他幾乎能對(duì)”電子技術(shù)”課程中所有基本電路進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，虛擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程和儀器操作方法與實(shí)際相似，但比實(shí)際方便、省時(shí)。他還能進(jìn)行實(shí)際無(wú)法或不便進(jìn)行的試驗(yàn)內(nèi)容，通過(guò)儲(chǔ)存和打印等方法可精確記錄器實(shí)驗(yàn)結(jié)果。它提供十多種電路分析功能，能仿真電路實(shí)際工作狀態(tài)和性能。應(yīng)用Multisim，便于實(shí)現(xiàn)邊學(xué)邊練的教學(xué)模式，使“電子技術(shù)”課程的學(xué)習(xí)變得更有趣而容易。4.2 MultiSim電路圖在模擬時(shí)要注意監(jiān)測(cè)單限比較器是否正常工作，同時(shí)需測(cè)量蜂鳴器與LED兩端的分壓，防止分壓過(guò)大燒壞元件，或分壓過(guò)小影響靈敏度。4.3 MultiSim仿真分析4.3.1模擬運(yùn)行1：將感光電

9、路中的滑動(dòng)變阻器調(diào)到阻值小于50%（即光照增強(qiáng)），比較器輸出端為負(fù)電壓，蜂鳴器兩端電壓大小為4.239V，蜂鳴器正常工作，并發(fā)出報(bào)警聲，而二極管不工作。（如圖4.3.1）（圖4.3.1）4.3.2模擬運(yùn)行2：將電位器調(diào)到阻值大于50%（即光照減弱），檢測(cè)到比較器輸出電壓正常偏轉(zhuǎn)，比較器輸出電壓偏轉(zhuǎn)為正向電壓，蜂鳴器不工作，二極管正常工作并發(fā)出紅光。（如圖4.3.2） （圖4.3.2）5 結(jié)論(問(wèn)題分析)1. 在電路設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮各單元的協(xié)調(diào)，否則會(huì)破壞其他單元的正常工作。2. 在模擬時(shí)，若運(yùn)行的不是新搭建的電路，而是上次保存的電路，很有可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。但是重新連接一遍就能解決該問(wèn)題。3. 模

10、擬時(shí)，蜂鳴器在應(yīng)該發(fā)出響聲的時(shí)候卻不響，這是因?yàn)橛锌赡芊唇臃澍Q器（蜂鳴器有正負(fù)極）。4. 在設(shè)計(jì)與調(diào)試電路時(shí)，要特別注意各元件的參數(shù)。特別是蜂鳴器與LED是耐壓的。蜂鳴器的工作電壓是5V，而比較輸出器受穩(wěn)壓管限制，不可能完全達(dá)到5V，因此可以加入一個(gè)放大器將電壓放大。實(shí)際購(gòu)買(mǎi)的LED為1.8V，而分路電壓達(dá)到了5V，這很容易燒壞LED，因此可以給LED串聯(lián)一個(gè)分壓電阻。5. 光敏電阻固定為100K，但實(shí)際工作時(shí)不一定如理想的狀態(tài)工作。因此本次用到的光敏電阻在普通光照下只是在0K50K的范圍內(nèi)變化靈敏度。為了提高光控靈敏度，感光回路的固定電阻選用了10K的電阻。（此固定電阻可以用電位器替代，這樣

11、還可以手動(dòng)調(diào)節(jié)電路的靈敏度。）6. 要使電路正常工作，必須給運(yùn)算放大器741加上+、-12V的電壓，這樣運(yùn)算放大器才可正常工作。7. 在實(shí)測(cè)過(guò)程中可能會(huì)遇到單限比較器無(wú)法正常工作。該問(wèn)題可能是電路的實(shí)際參數(shù)不正確，可以通過(guò)改換電阻，調(diào)節(jié)比較電壓來(lái)解決。8. 若單限比較器輸出電壓不正常，應(yīng)檢查穩(wěn)壓管是否完好，有可能是穩(wěn)壓管被燒壞。66 設(shè)計(jì)心得課程設(shè)計(jì)是讓我們通過(guò)解決實(shí)際問(wèn)題，鞏固和加深在模擬電子技術(shù)的課程中，運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)結(jié)合實(shí)踐技能，提高電子電路的設(shè)計(jì)和實(shí)踐能力，為以后的學(xué)習(xí)或運(yùn)用打下基礎(chǔ)。我做的課程設(shè)計(jì)是一個(gè)光控報(bào)警器，里面用到比較器。經(jīng)過(guò)不斷地改進(jìn)與調(diào)試，最終達(dá)到預(yù)定功能。它不僅可以

12、感光報(bào)警，還具有一定的靈敏度。它兼顧光控報(bào)警和光控?zé)粲谝惑w，可應(yīng)用于多方面。如用于監(jiān)控對(duì)光照敏感的物品，此時(shí)與光控?zé)簦ǚ庞诓挥绊懳锲返牡胤剑┡浜?，可以?shí)時(shí)監(jiān)控物品與電路的工作狀態(tài)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)了不少自身存在的弱點(diǎn)。在開(kāi)始時(shí)，雄心勃勃，以為這沒(méi)啥難的，很容易做好。但真正開(kāi)始做后才發(fā)現(xiàn)理論與實(shí)踐不能很好的結(jié)合。且一些基本的元件的引腳都無(wú)法辨別。在焊接時(shí)不是虛焊就是加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)將元件燒壞。經(jīng)過(guò)不斷的練習(xí)，終于掌握了一些焊接的技巧，可以焊接出理想的焊點(diǎn)了。通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，我掌握了不少知識(shí)。當(dāng)然，先親自驗(yàn)證了理論知識(shí)，并將它們用于實(shí)踐。如將比較器的知識(shí)充分的運(yùn)用，掌握了比較器的工作原理，并

13、將它用于實(shí)踐，運(yùn)用它的跳變可以設(shè)計(jì)出像光控報(bào)警電路這樣的很多類(lèi)型的電路。通過(guò)自己動(dòng)手，最直接的是學(xué)了不少元件的型號(hào)，懂得了怎么分辨的引腳，怎么測(cè)出二極管的正負(fù)方向。知道不是所有阻值的電阻都有，實(shí)際中需要自己協(xié)調(diào)試用。還知道了蜂鳴器的兩個(gè)引腳是區(qū)分正負(fù)極的，接反了就不能正常工作。當(dāng)然，通過(guò)自己動(dòng)手設(shè)計(jì)，也提高了我的動(dòng)手能力，為自己打了不少信心。發(fā)現(xiàn)自己不是那樣的笨拙，至少還會(huì)自己動(dòng)手設(shè)計(jì)電路，這也調(diào)起了我對(duì)電子電路設(shè)計(jì)的不少興趣。以后也不會(huì)只看著別人設(shè)計(jì)東西自己只好奇了，至少會(huì)自己動(dòng)動(dòng)手實(shí)踐一下了。致謝在學(xué)習(xí)中，老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、豐富淵博的知識(shí)、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風(fēng)范是我終生

14、學(xué)習(xí)的楷模，老師們的高深精湛的造詣與嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)精神，將永遠(yuǎn)激勵(lì)著我。這三年中還得到眾多老師的關(guān)心支持和幫助。在此，謹(jǐn)向老師們致以衷心的感謝和崇高的敬意！ 另外，感謝校方給予我這樣一次機(jī)會(huì)，能夠獨(dú)立地完成一個(gè)課程設(shè)計(jì)，并在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，給予我們各種方便，使我們?cè)谶@學(xué)期快要結(jié)束的時(shí)候，能夠?qū)W(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中，增強(qiáng)了我們實(shí)踐操作和動(dòng)手應(yīng)用能力，提高了獨(dú)立思考的能力。 感謝所有任課老師和所有同學(xué)在這三年來(lái)給自己的指導(dǎo)和幫助，是他們教會(huì)了我專(zhuān)業(yè)知識(shí)，教會(huì)了我如何學(xué)習(xí)，教會(huì)了我如何做人。正是由于他們，我才能在各方面取得顯著的進(jìn)步，在此向他們表示我由衷的謝意。 在這次課程設(shè)計(jì)的撰寫(xiě)中，我得到了許多人的幫助。首先我要感謝我的老師在課程設(shè)計(jì)上給予我的指導(dǎo)、提供給我的支持和幫助，這是我能順利完成這次設(shè)計(jì)的主要原因，更重要的是老師幫我解決了許多技術(shù)上的難題，讓我能把系統(tǒng)做得更加完善。在此期間，我不僅學(xué)到了許多新的知識(shí)，而且也開(kāi)闊了視野，提高了自己的設(shè)計(jì)能力。其次，我要感謝幫助過(guò)我的同學(xué)，他們也為我解決了不少我不太明白的設(shè)計(jì)上的難題。最后再一次感謝所有在設(shè)計(jì)中幫助過(guò)我的良師益友和同學(xué)。附錄uA741的