电路与模拟电子课程设计任务书.docx
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电路与模拟电子课程设计任务书
电路与模拟电子课程设计——
温度检测报警电路
一、设计任务要求
本次课程设计的任务是设计、制作一个温度检测报警电路。
该电路通过热电阻检测外界温度,将温度的变化转化为输出电压的变化,并在万用表上直观的显示出来(调试时采用可调电位器模拟热电阻的变化)。
最后再制作一个温度超限报警电路,在温度超过设定范围的时候报警指示。
要求:
1、测量温度范围:
0oC~100oC,其中温度和输出电压要求有线性对应关系:
0oC对应0V,10oC对应1V,100oC对应10V,以此类推。
2、进行上限与下限报警:
上限设为70oC,下限30oC(可自行设定上下限),并用红、绿LED指示。
二、设计原理及分析
整体电路硬件结构框图如图1(a)所示。
原理图如图1(b)所示。
图1(a)
图1(b)
各部分功能如下详述;
1、正负12V电源模块是采用7812和7912设计的双电压稳压电源模块,采用的主要器件有变压器、整流二极管、电解电容、7812、7912等,参考电路如图2所示:
图2
2、热电阻测温电路采用热敏电阻Pt100,该电阻随着温度升高阻值随之变大(阻值和温度对应关系见附录1),再采用电阻分压的形式将热电阻的变化转变成电压的变化,以便后级放大。
调试时热电阻用可调电位器代替,参考设计电路如图3所示。
图3
在0oC~100oC变化时,Pt100阻值为100Ω~139Ω,这里用100Ω固定电阻R1和50Ω电位器R2串联来模拟热电阻在该范围内的变化。
3、输入缓冲电路主要是利用电压跟随器输入电阻大、输出电阻小的特点,改善电路的输入特性。
4、调零与放大电路:
由于热敏电阻Pt100在0oC时阻值不为0,而我们最后要求的温度电压对应关系为:
0oC对应0V,所以这里要用加法器来调零;另外,设计要求温度和输出电压要求有线性对应关系:
100oC对应10V,因此需要放大,我们利用加法器自带的放大功能同时实现。
5、检测报警电路对输出电压信号进行超限报警,当超过预先设定的限值时,使发光二极管发光,进行光电报警。
设计要求进行上限与下限报警。
上限可设为70度,下限30度,用红、绿LED指示。
因此需要用到两个比较器。
注:
上述给出的参考电路为基础,由同学们自行设计并实现。
电路参数需要根据功能进行计算,图中给出的标称值仅作为设计参考。
三、具体安排
1、时间地点安排:
地物121-2班
勘察121-3班
勘察124-5班
6月27日
上午8:
30各班班长到基础楼B416统一安排并协助工作(带U盘)
6月29日
文理楼110
(仿真)
基础楼C417
焊接练习和焊接电源板
基础楼C409
焊接练习和焊接电源板
6月30日
基础楼B409焊接练习和焊接电源板
文理楼110(仿真)
7月1日
基础楼B409焊接功能板
基础楼C417
焊接功能板
基础楼C409
焊接功能板
7月2日
7月3日
基础楼B409验收
基础楼C417
验收
基础楼C409
验收
注意:
(1)具体进行时刻为上午8:
00-11:
30,下午14:
00-17:
00;
(2)文理楼仿真时候需自带MultiSim7绿色版安装运行;
(3)基础楼焊接前需自主观看所发焊接录像,焊接时不允许带早餐进入;
(4)6月29日-7月3日焊接完成后每个班留2名同学(每个屋子4名同学)负责打扫卫生;
(5)7月3日验收完成后每个班留3名同学(每个屋子6名同学)负责大扫除,同时帮助老师清点整理相关元器件和设备。
2、分组安排
(1)电源板(小板):
1人1组自主焊接;
(2)功能板(大板):
按照学号顺序,2人1组,合作焊接调试。
四、电路焊接调试要求
1、不允许将LM358芯片直接焊接在电路板上,LM358用DIP8双列直插插座,先焊接插座后再安装。
7812和7912直接焊在板子上。
除模拟热电阻PT100的50Ω电位器外的所有电位器都直接焊接在板子上。
2、单块电路板的输入输出端都必须留出接口(焊上对应数量的插针),以便与外部电源、信号或其他电路板进行连接,同时也便于测量输出电压等相关参数。
具体需要的插针数量:
(1)电源板(小板):
变压器输入端(3个):
用于连接外部变压器输入。
±12V直流电压输出端(3个):
用于给后面的功能板供电以及用于测试直流电压。
(2)功能板(大板):
±12V直流电压输入端(3个):
用于外接直流电源给功能板供电。
输出电压端口(2个):
用于外接万用表以便观察输出电压大小。
具体需要的单排座(圆孔)数量:
热敏电阻接口(2个):
用于外接Pt100热敏电阻实际测量温度,调试时用精密电位器(50Ω)模拟。
六.课程设计总结
课程设计结束后需撰写课程设计总结,并在2014年7月7日前由班长统一收集后提交到基础楼B416,总结内容主要为感想、收获与建议等。
附录1PT100铂电阻的温度和阻值对应关系
附录2器件清单
附录1:
PT100铂电阻的温度和阻值对应关系
温度
.0
.1
.2
.3
.4
.5
.6
.7
.8
.9
(℃)
电阻值(Ω)
-30
-20
-10
-0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
附录2:
器件清单
器件
型号
封装
数量
双电源电路器件清单
正负15V变压器
220:
+-15
1
二极管
IN4007
直插
4×2
电解电容
220uF50V
直插
4×2
电解电容
25V
4×2
稳压片
7812
直插
1×2
稳压片
7912
直插
1×2
保险管
保险管座
万能板(长方形)
1×2
温度检测报警电路器件清单
LM358
LM358(需回收)
直插
2
电阻
100欧姆
1/4W
3
电阻
150K
1/4W
1
电阻
20K
1/4W
5
电阻
1K
1/4W
2
电位器
50欧姆
3296
1
电位器
1K
3296
3
电位器
100K
3296
1
发光二极管
红色3mm
直插
1
发光二极管
绿色3mm
直插
1
热敏电阻
PT100,100摄氏度时是139欧姆
外接
每班1个
芯片座
DIP8
2
单排座(圆孔)
5孔
单排针
20针
导线
杜邦线
需回收
3条
万能板(方形)
1
Mutisim仿真器件选用
线性运放LM324AJ——模拟库——OPAMP
比较器LM339AJ——模拟库——COMPARATOR
LED——二极管库——LED
电阻、电位器——基本元件栏
电源——电源器件库
电压表——显示测量元件栏
Multisim7使用简介
1.文件的打开方式
在
文件夹中,双击
后,再双击
即可打开Multisim7。
2.工作窗口界面
3.主要工具栏
(1)元件工具栏
实际元件库:
参数与实际厂商提供参数相符,不可更改。
图标
名称
功能
电源库
(Source)
含接地、直流信号源、交流信号源、受控源等6个系列
基本元件库
(Basic)
含电阻、电容、电感、变压器、开关、虚拟基本元件、虚拟定值元件、3D元件等18个系列
二极管库
(Diode)
含虚拟、普通、发光、稳压、开关二极管及可控硅等11个系列
晶体管库
(Transistor)
含虚拟、BJT、FET、复合管和功率管等20个系列
模拟集成元件库
(Analog)
含虚拟、普通、诺顿、宽带运放及比较器等6个系列
TTL元件库
(TTL)
含74STD、74S、74LS、74F、74ALS、74AS等9个系列
COMS元件库
(CMOS)
含COMS、74HC、TinyLogic器件的14个系列
其他数字元件库(MiscellaneousDigital)
含TIL、DSP、FPGA、PLD、CPLD、微控制器、微处理器、VHDL、存储器等12个系列
数模混合元件库
(Mixed)
含虚拟数模混合器件、555定时器、A/D转换器、D/A转换器、模拟开关、单稳触发器等6个系列
指示元件库
(Indicator)
含电压表、电流表、探针、蜂鸣器、灯泡、数码显示管等8个系列
其他器件库
(Miscellaneous)
含虚拟器件、光耦、晶振、真空管、DC-DC开关电源转换器、滤波器等14个系列
射频元件库
(RF)
含射频电阻、射频电容、射频电感、射频晶体管、隧道二极管、传输线等8个系列
机电类元件库
(Electromechanical)
含感测开关、瞬态开关、计时接触器、线圈与继电器、线性变压器、保护装置、输出设备等8个系列
理想元件库:
可以修改元件参数。
(2)仪表工具栏
其中动态测量探针只有当仿真运行时才可使用。
4.创建电路原理图的基本操作
(1)元器件的调用
调用元器件时,先用鼠标单击元件工具栏中相应的分类库按钮,再从中选择所需的元器件。
例如调用一个直流电压源。
单击元件工具栏中最右边的电源库按钮
,弹出电源分类库菜单如图F1.1所示。
在左边的Family(系列)栏中选择第一行的POWER_SOURCE(电源),再在中间的Component(元件)栏中选择DC_POWER(直流电源),然后单击右上角的OK按钮,即可将一个直流电压源调到电路图编辑窗口中。
又如调用一个虚拟电阻。
单击元件工具栏中位于右边第二的基本元件库按钮
,弹出基本元件分类库菜单如图所示。
在左边的Family(系列)栏中选择第三行的RATED
图调用直流电压源图调用虚拟电阻
_VIRTUAL(定值虚拟),再在中间的Component(元件)栏中选择RESISTOR_RATED(定值电阻),然后单击右上角的OK按钮,即可将一个虚拟电阻调到电路图编辑窗口中。
(2)元器件参数的设置
放置在电路编辑窗口的元器件应根据仿真电路的需要设置参数,并确定一个标号。
例如设置一个虚拟电阻的参数。
双击该电阻,弹出属性对话框如图所示。
在Value分页设置阻值,在Label分页设置标号。
如将一个电阻的阻值设置为10k?
,标号设置为R2。
图虚拟电阻属性对话框
(3)元器件的移动与旋转
为了连接电路,需将各个元器件放置于适当位置,有些元器件还需要调整方向。
元器件的移动:
将鼠标移到元器件上,按住左键,可将元器件拖曳到所需的位置。
元器件的旋转:
用鼠标右键单击元器件,弹出一个元器件操作对话框如图所示。
选择适当命令,可使元器件左右翻转、上下翻转、顺时针旋转90°或逆时针旋转90°。
图元器件操作对话框图连线操作对话框
(4)元器件的连接
先将鼠标指向某个元器件的一个端点,鼠标指针消失,在元器件端点处出现一个带十字花的小园黑点。
再单击鼠标左键,移到鼠标,会引出一条黑色的直线或折线,将鼠标拉向另一元件的一个端点,并使其出现一个小园红点,然后单击鼠标左键,黑线变红线,实现这两个元件间的有效连接。
(5)元器件间连线的删除
用鼠标右键单击欲删除的连线,弹出连线操作对话框如图所示。
选择Delete命令,即可删除该连线。
(6)改变导线的颜色
在复杂电路中,将连线设置为不同颜色,有助于电路图的识别。
将连接于示波器或逻辑分析仪的连线设置为不同颜色,可使显示的波形呈现不同颜色方便波形的对比和分析。
改变导线的颜色方法是用鼠标右键单击欲修改颜色的连线,弹出连线操作对话框如图所示。
选择ChangeCalor命令,打开颜色(Color)对话框,选择所需颜色,并按OK键确认即可删除该连线。
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- 电路 模拟 电子 课程设计 任务书