模電由比較器構(gòu)成的光動報警電路_課程設(shè)計(1)課案

1、目 錄1 任務與要求1.1.1 設(shè)計任務1.1.2 設(shè)計要求1.2 設(shè)計方案1.2.1總方案設(shè)計1.2.1.1方案框圖1.2.1.2方案選擇2.3 設(shè)計原理與電路 2.3.1單元電路的設(shè)計2.3.1.1原理圖設(shè)計2.3.2 工作原理3.3.3元器件選擇3.4電路的調(diào)試與分析4.4.1 MultiSim軟件介紹 4.4.2 MultiSim電路圖5.4.3 MultiSim仿真分析5.4.3.1模擬運行1： 5.4.3.2模擬運行2： 6.5 結(jié)論（問題分析）7.6 設(shè)計心得8.附錄9.參考文獻10由比較器構(gòu)成的光動報警電路摘要：模擬電子技術(shù)是一門應用性、實踐性很強的學科，試驗在這一學科的研究與

2、發(fā)展過程 中起著至關(guān)重要的作用。 而在課程設(shè)計中，通過解決一些實際問題， 可以很好的鞏固和加深 學到的理論知識，并提高電子電路的設(shè)計與實踐能力，為以后從事生產(chǎn)與科研工作打下一定的基礎(chǔ)。電子電路種類很多，設(shè)計方法也不盡相同，尤其是隨著集成電路的迅速發(fā)展，各種專用功能的新型器件大量涌現(xiàn)，使電路設(shè)計工作發(fā)生了巨大的變革。原始的分立元件電路的設(shè)計方法，已漸漸被集成塊直接組裝所取代。所以，要求設(shè)計者應把精力從單元電路的設(shè)計與計算，轉(zhuǎn)移到整體方案的設(shè)計上來，不斷熟悉各種集成電路的性能、指標，根據(jù)總體要求恰當選取集成器件，合理地進行連接實驗，完成總體的系統(tǒng)設(shè)計。本設(shè)計是一個由LM741集成運算放大電路組成的

3、光動報警器，在設(shè)計中運用了比 較器的知識，結(jié)合放大電路與光敏電阻對光照的特殊反應實現(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111任務與要求1.1 設(shè)計任務1. 掌握由比較器構(gòu)成的光動報警電路的工作原理；2. 畫出電路原理圖（或仿真電路圖）；3. 元器件及參數(shù)選擇；4. 電路仿真與測試；5. 收集并歸納目前國內(nèi)外檢測進展等；6. 按本校要求的課程設(shè)計規(guī)范撰寫設(shè)計報告；7. 按規(guī)定日期提交課程設(shè)計報告。1.2 設(shè)計要求（1）當光照達到某一門限以上時喇叭發(fā)出蜂鳴報警；當光照低于門限值時蜂鳴 器不工作；電源電壓：土 Vcc= 12V;采用uA741比較器做單限比較；放大電路 采用

4、LM741集成運放。（2）能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計任務的基本功能。（3）依據(jù)要求運用模擬電子技術(shù)的理論設(shè)計、制定實驗方案，并論證方案。（4）學習電路仿真過程，繪制電路圖，進行基本的仿真試驗對設(shè)計的電路進行 性能分析。2設(shè)計方案2.1總方案設(shè)計2.1.1方案框圖方案一:感光電路單向比較器音樂電路2.1.2方案選擇方案1中過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現(xiàn), 所以光控的要求就達不到了，因此放棄了由過零比較器構(gòu)成的電路。方案2在理論上可以實現(xiàn)，但是在元件連接時，不能完全符合參數(shù)設(shè)計，尤其 是音樂電路要求的電流很高，而穩(wěn)壓管的擊穿電壓也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)

5、，就會對整個電路的靈敏度造成影響，因此放棄此方案方案3克服了前兩個方案中的不足，加入放大電路可以對輸入到音樂電路電壓 進行調(diào)節(jié)，易于實際應用。且放大器電路簡單，元件易購買，方便便宜；對于音 樂電路復雜，費用高，因此用蜂鳴器替代，簡化電路，價格便宜。3設(shè)計原理與電路3.1單元電路的設(shè)計3.1.1原理圖設(shè)計（1）總體電路圖3.2 工作原理光敏電阻有隨光照越強，其阻值越迅速減小的特性。二極管有單向?qū)ㄐ浴蜗薇容^器會根據(jù)輸入信號不同、 正反不同，輸出方向不同的電壓。對于單 限比較器，其穩(wěn)壓管的擊穿電壓為 +Uz/-Uz,當反相輸入電壓大于同相輸入電壓 時，輸出端輸出的電壓為-Uz;當反相輸入電壓小于

6、同相輸入電壓時，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 阻的分壓就會不同。如光照增強分壓增大。將固定電阻的電壓作為單項比較器的 輸入信號，隨著光照增強，輸入電壓增強，當高于比較電壓后，輸出電壓跳變?yōu)?反向電壓，將輸出電壓放大后，再利用二極管的單項導通性，蜂鳴器工作，而發(fā) 光的二極管不發(fā)光。由此實現(xiàn)對報警器的光控。3.3元器件選擇元件型號/規(guī)格數(shù)量1KQ電阻1KQ4個2KQ電阻2KQ1個10KQ電阻10KQ1個光敏電阻GL35161個5KQ電位器5KQ1個集成運算放大器uA712個蜂鳴器5V1個LED紅色1個二極管1N41481個穩(wěn)壓管1N4

7、7302個6V直流電源直流1臺3V直流電源直流1臺+12V直流電源直流1臺-12V直流電源直流1臺4電路的調(diào)試與分析4.1 MultiSim 軟件介紹Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以 Windows為基礎(chǔ)的仿真 工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計工作。它包含了電路原理圖的圖形 輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。它提供了仿真實 驗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)?；旌想娐泛筒糠?強電電路的仿真、分析和設(shè)計。Multisim是一種優(yōu)秀而易學的 WDA （電子設(shè)計自動化）軟件，與其他仿真 分析軟件相比，EWB的最顯著特點就是提供了

8、一個操作簡便且與實際相似的虛 擬實驗平臺。他幾乎能對”電子技術(shù)”課程中所有基本電路進行虛擬實驗，虛擬實驗過程和儀器操作方法與實際相似， 但比實際方便、省時。他還能進行實際無法 或不便進行的試驗內(nèi)容，通過儲存和打印等方法可精確記錄器實驗結(jié)果。它提供十多種電路分析功能，能仿真電路實際工作狀態(tài)和性能。應用Multisim，便于實現(xiàn)邊學邊練的教學模式，使“電子技術(shù)”課程的學習變得更有趣而容易。4.2 MultiSim 電路圖列呷片 CJ心I. + |af 開 -MLdHwh-LTc.7- Tl SDOHZLTft McErft Mford 行3 AtKUTrinfLuAc g,BfpcrrJ JI 1

9、且1鈕弓口曲c- 色0應包| * 蛙亠站0 a g ”；i * i* r In iJvs LM 二J ?|=ui 1“ 1 Q機口4*j t -o T% _rj|1卜iii匚*E|H在模擬時要注意監(jiān)測單限比較器是否正常工作，同時需測量蜂鳴器與LED兩端的分壓，防止分壓過大燒壞元件，或分壓過小影響靈敏度。4.3 MultiSim仿真分析 4.3.1模擬運行1:將感光電路中的滑動變阻器調(diào)到阻值小于50% （即光照增強），比較器輸出端為負電壓，蜂鳴器兩端電壓大小為 4.239V,蜂鳴器正常工作，并發(fā)出報警聲， 而二極管不工作。（如圖4.3.1）（圖 431 ）1I-.2Ii ZOTK】 TO - F

10、kEMft Word| 四劑:Tiltlii計.|S3432模擬運行2:將電位器調(diào)到阻值大于 50% （即光照減弱），檢測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）Ckfuttl - HtAMm- IClHUttl *J1 ftlg Edt 簟時 6*4 熨U 3fl2 Tranter Ms 墜portu Qptm 豊哄J劇基1（圖 432 ）5結(jié)論（問題分析）1在電路設(shè)計時要充分考慮各單元的協(xié)調(diào)，否則會破壞其他單元的正常工作。2在模擬時，若運行的不是新搭建的電路，而是上次保存的電路，很有可能會出現(xiàn)錯誤。但 是重新連

11、接一遍就能解決該問題。3模擬時，蜂鳴器在應該發(fā)出響聲的時候卻不響，這是因為有可能反接蜂鳴器（蜂鳴器有正負極）。4在設(shè)計與調(diào)試電路時，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，不可能完全達到5V，因此可以加入一個放大器將電壓放大。實際購買的LED為1.8V，而分路電壓達到了 5V，這很容易燒壞LED，因此可以給LED串聯(lián)一個分壓電阻。5光敏電阻固定為 100K Q，但實際工作時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 Q的電

12、阻。（此固定電阻可以用電位器替代，這樣還可以手動調(diào)節(jié)電路 的靈敏度。）6要使電路正常工作，必須給運算放大器741加上+、-12V的電壓，這樣運算放大器才可正常工作。7在實測過程中可能會遇到單限比較器無法正常工作。該問題可能是電路的實際參數(shù)不正確，可以通過改換電阻，調(diào)節(jié)比較電壓來解決。8.若單限比較器輸出電壓不正常，應檢查穩(wěn)壓管是否完好，有可能是穩(wěn)壓管被燒壞。6設(shè)計心得課程設(shè)計是讓我們通過解決實際問題，鞏固和加深在模擬電子技術(shù)的課程 中，運用所學的理論知識結(jié)合實踐技能， 提高電子電路的設(shè)計和實踐能力，為以 后的學習或運用打下基礎(chǔ)。我做的課程設(shè)計是一個光控報警器，里面用到比較器。經(jīng)過不斷地改進與調(diào)

13、 試，最終達到預定功能。它不僅可以感光報警，還具有一定的靈敏度。它兼顧光 控報警和光控燈于一體，可應用于多方面。如用于監(jiān)控對光照敏感的物品， 此時 與光控燈（放于不影響物品的地方）配合，可以實時監(jiān)控物品與電路的工作狀態(tài)。通過這次課程設(shè)計，發(fā)現(xiàn)了不少自身存在的弱點。在開始時，雄心勃勃，以 為這沒啥難的，很容易做好。但真正開始做后才發(fā)現(xiàn)理論與實踐不能很好的結(jié)合。 且一些基本的元件的引腳都無法辨別。在焊接時不是虛焊就是加熱時間過長將元 件燒壞。經(jīng)過不斷的練習，終于掌握了一些焊接的技巧，可以焊接出理想的焊點 了。通過這次的課程設(shè)計，我掌握了不少知識。當然，先親自驗證了理論知識， 并將它們用于實踐。如將

14、比較器的知識充分的運用，掌握了比較器的工作原理， 并將它用于實踐，運用它的跳變可以設(shè)計出像光控報警電路這樣的很多類型的電 路。通過自己動手，最直接的是學了不少元件的型號，懂得了怎么分辨741的 引腳，怎么測出二極管的正負方向。知道不是所有阻值的電阻都有，實際中需要 自己協(xié)調(diào)試用。還知道了蜂鳴器的兩個引腳是區(qū)分正負極的， 接反了就不能正常 工作。當然，通過自己動手設(shè)計，也提高了我的動手能力，為自己打了不少信心。 發(fā)現(xiàn)自己不是那樣的笨拙，至少還會自己動手設(shè)計電路，這也調(diào)起了我對電子電 路設(shè)計的不少興趣。以后也不會只看著別人設(shè)計東西自己只好奇了， 至少會自己 動動手實踐一下了。致謝在學習中，老師嚴謹

15、的治學態(tài)度、豐富淵博的知識、精益求精的工作態(tài)度以 及侮人不倦的師者風范是我終生學習的楷模，老師們的高深精湛的造詣與嚴謹求 實的治學精神，將永遠激勵著我。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會，能夠獨立地完成一個課程設(shè)計，并在 這個過程當中，給予我們各種方便，使我們在這學期快要結(jié)束的時候，能夠?qū)W 到的知識應用到實踐中，增強了我們實踐操作和動手應用能力， 提高了獨立思考 的能力。感謝所有任課老師和所有同學在這三年來給自己的指導和幫助，是他們教會了我專業(yè)知識，教會了我如何學習，教會了我如何做人。正是由于他們，我才 能在各方面取得顯著的進步，在此向他們表示我由衷的謝意。在這次課程設(shè)計的撰寫中，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)計上給予我的指導、提供給我的支持和幫 助，這是我能順利完成這次設(shè)計的主要原因， 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，我不僅學到了許多新的知 識，而且也開闊了視野，提高了自己的設(shè)計能力。其次，我要感謝幫助過我的同學，他們也為我解決了