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
88.04
87.64
87.24
86.84
86.44
86.04
85.63
85.23
84.83
84.43
－20
92.04
91.64
91.24
90.84
90.44
90.04
89.64
89.24
88.84
88.44
－10
98.03
95.63
95.23
94.83
94.43
94.03
93.63
93.24
92.84
92.44
－0
100.00
99.60
99.21
98.81
98.41
98.01
97.62
97.22
96.82
96.42
0
100.00
100.40
100.79
101.19
101.59
101.98
102.38
102.78
103.17
103.57
10
103.96
104.36
104.75
105.15
105.54
105.94
106.33
106.73
107.12
107.52
20
107.91
108.31
108.70
109.10
109.49
109.88
110.28
110.67
111.07
111.46
30
111.85
112.25
112.64
113.03
113.43
113.82
114.21
114.60
115.00
115.39
40
115.78
116.17
116.57
116.96
117.35
117.74
118.13
118.52
118.91
119.31
50
119.70
120.09
120.48
120.87
121.26
121.65
122.04
122.43
122.82
123.21
60
123.60
123.99
124.38
124.77
125.16
125.55
125.94
126.33
126.72
127.10
70
127.49
127.88
128.27
128.66
129.05
129.44
129.82
130.21
130.60
130.99
80
131.37
131.76
132.15
132.54
132.92
133.31
133.70
134.08
134.47
134.88
90
135.24
135.63
136.02
136.40
136.79
137.17
137.56
137.94
138.32
138.72
100
139.10
139.49
139.87
140.26
140.64
141.02
141.41
141.79
142.18
142.66
110
142.95
143.33
143.71
144.10
144.48
144.86
145.25
145.63
146.01
146.40
120
146.78
147.16
147.55
147.93
148.31
148.69
149.07
149.46
149.84
150.22
130
150.60
150.98
151.37
151.75
152.13
152.51
152.89
153.27
153.65
154.03
140
154.41
154.79
155.17
155.55
155.93
156.31
156.69
157.07
157.45
157.83
150
158.21
158.59
158.97
159.35
159.73
160.11
160.49
160.86
161.25
161.62
160
162.00
162.38
152.76
133.13
163.51
163.89
164.27
164.64
165.0
165.40
170
165.78
166.16
166.53
136.91
167.28
167.65
168.03
168.41
168.7
169.10
180
169.54
169.91
170.29
170.57
171.04
171.42
171.79
172.17
172.5
172.92
190
173.29
173.67
174.04
174.41
174.79
175.16
175.54
175.91
176.2
176.66
200
177.03
177.40
177.78
178.15
178.52
178.90
179.27
179.64
180.0
180.39
210
180.76
181.13
181.51
131.88
182.25
182.62
182.99
183.36
183.7
184.11
220
184.48
184.85
185.22
135.59
185.96
186.33
185.70
187.07
187.4
187.81
230
188.18
188.55
188.92
139.29
189.66
190.03
190.40
190.77
191.1
191.51
240
191.88
192.24
192.61
132.98
193.35
193.72
194.09
194.45
194.8
195.19
250
195.56
195.92
196.29
136.66
197.03
197.39
197.76
198.13
198.5
198.86
260
199.23
199.50
199.90
200.33
200.69
201.06
201.42
201.79
202.1
202.52
270
202.89
203.25
203.62
203.98
204.35
204.71
205.08
205.44
205.8
206.11
280
206.53
206.90
207.26
207.63
207.99
208.35
208.72
209.08
209.4
209.81
290
210.17
210.53
210.89
211.26
211.62
211.98
212.34
212.71
213.0
213.43
300
213.79
214.15
214.51
214.88
215.24
215.60
215.96
216.32
216.6
217.04
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
0.1uF25V
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F1.2所示。
在左边的Family（系列）栏中选择第三行的RATED
图F1.1调用直流电压源图F1.2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F1.3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F1.3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F1.4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F1.4元器件操作对话框图F1.5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F1.5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F1.5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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