模电由比较器构成的光动报警电路_课程设计 (1)

1、目 录1 任务与要求11.1 设计任务11.2 设计要求12 设计方案22.1 总方案设计22.1.1方案框图22.1.2方案选择23 设计原理与电路33.1 单元电路的设计33.1.1 原理图设计33.2 工作原理33.3 元器件选择44 电路的调试与分析54.1 MultiSim软件介绍54.2 MultiSim电路图54.3 MultiSim仿真分析64.3.1模拟运行1：64.3.2模拟运行2：75 结论(问题分析)86 设计心得10附录11参考文献11由比较器构成的光动报警电路 摘要： 模拟电子技术是一门应用性、实践性很强的学科，试验在这一学科的研究与发展过程中起着至关重要的作用。而

2、在课程设计中，通过解决一些实际问题，可以很好的巩固和加深学到的理论知识，并提高电子电路的设计与实践能力，为以后从事生产与科研工作打下一定的基础。电子电路种类很多，设计方法也不尽相同，尤其是随着集成电路的迅速发展，各种专用功能的新型器件大量涌现，使电路设计工作发生了巨大的变革。原始的分立元件电路的设计方法，已渐渐被集成块直接组装所取代。所以，要求设计者应把精力从单元电路的设计与计算，转移到整体方案的设计上来，不断熟悉各种集成电路的性能、指标，根据总体要求恰当选取集成器件，合理地进行连接实验，完成总体的系统设计。 本设计是一个由LM741集成运算放大电路组成的光动报警器，在设计中运用了比较器的知识

3、，结合放大电路与光敏电阻对光照的特殊反应实现光控。关键词：比较器、同相比例放大、光敏电阻、二极管、蜂鸣器1 任务与要求1.1 设计任务1.掌握由比较器构成的光动报警电路的工作原理；2.画出电路原理图（或仿真电路图）；3.元器件及参数选择；4.电路仿真与测试；5.收集并归纳目前国内外检测进展等；6.按本校要求的课程设计规范撰写设计报告；7.按规定日期提交课程设计报告。1.2 设计要求（1） 当光照达到某一门限以上时喇叭发出蜂鸣报警；当光照低于门限值时蜂鸣器不工作；电源电压：±Vcc=±12V；采用uA741比较器做单限比较；放大电路采用LM741集成运放。（2） 能够实现设计

4、任务的基本功能。（3） 依据要求运用模拟电子技术的理论设计、制定实验方案，并论证方案。（4） 学习电路仿真过程，绘制电路图，进行基本的仿真试验对设计的电路进行性能分析。2 设计方案2.1 总方案设计2.1.1方案框图音乐电路单向比较器感光电路方案一：方案二：过零比较器音乐电路感光电路方案三：放大电路音乐电路（蜂鸣器）单限比较器感光电路2.1.2方案选择方案1中过零比较器需要输入的电压的临界值为0V，这在光敏电阻中很难实现，所以光控的要求就达不到了，因此放弃了由过零比较器构成的电路。方案2在理论上可以实现，但是在元件连接时，不能完全符合参数设计，尤其是音乐电路要求的电流很高，而稳压管的击穿电压也

5、不能正好符合这一高电压。如果不能很好的协调参数，就会对整个电路的灵敏度造成影响，因此放弃此方案。方案3克服了前两个方案中的不足，加入放大电路可以对输入到音乐电路电压进行调节，易于实际应用。且放大器电路简单，元件易购买，方便便宜；对于音乐电路复杂，费用高，因此用蜂鸣器替代，简化电路，价格便宜。3 设计原理与电路3.1 单元电路的设计 3.1.1 原理图设计（1）总体电路图3.2 工作原理光敏电阻有随光照越强，其阻值越迅速减小的特性。二极管有单向导通性。单限比较器会根据输入信号不同、正反不同，输出方向不同的电压。对于单限比较器，其稳压管的击穿电压为+Uz/-Uz,当反相输入电压大于同相输入电压时，

6、输出端输出的电压为-Uz；当反相输入电压小于同相输入电压时，输出端输出电压为+Uz。利用光敏电阻特性，再与固定电阻，电源构成回路，则在不同光照下固定电阻的分压就会不同。如光照增强分压增大。将固定电阻的电压作为单项比较器的输入信号，随着光照增强，输入电压增强，当高于比较电压后，输出电压跳变为反向电压，将输出电压放大后，再利用二极管的单项导通性，蜂鸣器工作，而发光的二极管不发光。由此实现对报警器的光控。3.3 元器件选择元件型号/规格数量1K电阻1K4个2K电阻2K1个10K电阻10K1个光敏电阻GL35161个5K电位器5K1个集成运算放大器uA712个蜂鸣器5V1个LED红色1个二极管1N41

7、481个稳压管1N47302个6V直流电源直流1台3V直流电源直流1台+12V直流电源直流1台-12V直流电源直流1台4 电路的调试与分析4.1 MultiSim软件介绍Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。它提供了仿真实验和电路分析两种仿真手段，可用于模拟电路、数字电路、数模混合电路和部分强电电路的仿真、分析和设计。Multisim是一种优秀而易学的WDA（电子设计自动化）软件，与其他仿真分析软件相比，EWB的最显著特点就是提

8、供了一个操作简便且与实际相似的虚拟实验平台。他几乎能对”电子技术”课程中所有基本电路进行虚拟实验，虚拟实验过程和仪器操作方法与实际相似，但比实际方便、省时。他还能进行实际无法或不便进行的试验内容，通过储存和打印等方法可精确记录器实验结果。它提供十多种电路分析功能，能仿真电路实际工作状态和性能。应用Multisim，便于实现边学边练的教学模式，使“电子技术”课程的学习变得更有趣而容易。4.2 MultiSim电路图在模拟时要注意监测单限比较器是否正常工作，同时需测量蜂鸣器与LED两端的分压，防止分压过大烧坏元件，或分压过小影响灵敏度。4.3 MultiSim仿真分析4.3.1模拟运行1：将感光电

9、路中的滑动变阻器调到阻值小于50%（即光照增强），比较器输出端为负电压，蜂鸣器两端电压大小为4.239V，蜂鸣器正常工作，并发出报警声，而二极管不工作。（如图4.3.1）（图4.3.1）4.3.2模拟运行2：将电位器调到阻值大于50%（即光照减弱），检测到比较器输出电压正常偏转，比较器输出电压偏转为正向电压，蜂鸣器不工作，二极管正常工作并发出红光。（如图4.3.2） （图4.3.2）5 结论(问题分析)1. 在电路设计时要充分考虑各单元的协调，否则会破坏其他单元的正常工作。2. 在模拟时，若运行的不是新搭建的电路，而是上次保存的电路，很有可能会出现错误。但是重新连接一遍就能解决该问题。3. 模

10、拟时，蜂鸣器在应该发出响声的时候却不响，这是因为有可能反接蜂鸣器（蜂鸣器有正负极）。4. 在设计与调试电路时，要特别注意各元件的参数。特别是蜂鸣器与LED是耐压的。蜂鸣器的工作电压是5V，而比较输出器受稳压管限制，不可能完全达到5V，因此可以加入一个放大器将电压放大。实际购买的LED为1.8V，而分路电压达到了5V，这很容易烧坏LED，因此可以给LED串联一个分压电阻。5. 光敏电阻固定为100K，但实际工作时不一定如理想的状态工作。因此本次用到的光敏电阻在普通光照下只是在0K50K的范围内变化灵敏度。为了提高光控灵敏度，感光回路的固定电阻选用了10K的电阻。（此固定电阻可以用电位器替代，这样

11、还可以手动调节电路的灵敏度。）6. 要使电路正常工作，必须给运算放大器741加上+、-12V的电压，这样运算放大器才可正常工作。7. 在实测过程中可能会遇到单限比较器无法正常工作。该问题可能是电路的实际参数不正确，可以通过改换电阻，调节比较电压来解决。8. 若单限比较器输出电压不正常，应检查稳压管是否完好，有可能是稳压管被烧坏。66 设计心得课程设计是让我们通过解决实际问题，巩固和加深在模拟电子技术的课程中，运用所学的理论知识结合实践技能，提高电子电路的设计和实践能力，为以后的学习或运用打下基础。我做的课程设计是一个光控报警器，里面用到比较器。经过不断地改进与调试，最终达到预定功能。它不仅可以

12、感光报警，还具有一定的灵敏度。它兼顾光控报警和光控灯于一体，可应用于多方面。如用于监控对光照敏感的物品，此时与光控灯（放于不影响物品的地方）配合，可以实时监控物品与电路的工作状态。通过这次课程设计，发现了不少自身存在的弱点。在开始时，雄心勃勃，以为这没啥难的，很容易做好。但真正开始做后才发现理论与实践不能很好的结合。且一些基本的元件的引脚都无法辨别。在焊接时不是虚焊就是加热时间过长将元件烧坏。经过不断的练习，终于掌握了一些焊接的技巧，可以焊接出理想的焊点了。通过这次的课程设计，我掌握了不少知识。当然，先亲自验证了理论知识，并将它们用于实践。如将比较器的知识充分的运用，掌握了比较器的工作原理，并

13、将它用于实践，运用它的跳变可以设计出像光控报警电路这样的很多类型的电路。通过自己动手，最直接的是学了不少元件的型号，懂得了怎么分辨的引脚，怎么测出二极管的正负方向。知道不是所有阻值的电阻都有，实际中需要自己协调试用。还知道了蜂鸣器的两个引脚是区分正负极的，接反了就不能正常工作。当然，通过自己动手设计，也提高了我的动手能力，为自己打了不少信心。发现自己不是那样的笨拙，至少还会自己动手设计电路，这也调起了我对电子电路设计的不少兴趣。以后也不会只看着别人设计东西自己只好奇了，至少会自己动动手实践一下了。致谢在学习中，老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生

14、学习的楷模，老师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。这三年中还得到众多老师的关心支持和帮助。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！ 另外，感谢校方给予我这样一次机会，能够独立地完成一个课程设计，并在这个过程当中，给予我们各种方便，使我们在这学期快要结束的时候，能够将学到的知识应用到实践中，增强了我们实践操作和动手应用能力，提高了独立思考的能力。 感谢所有任课老师和所有同学在这三年来给自己的指导和帮助，是他们教会了我专业知识，教会了我如何学习，教会了我如何做人。正是由于他们，我才能在各方面取得显著的进步，在此向他们表示我由衷的谢意。 在这次课程设计的撰写中，我得到了许多人的帮助。首先我要感谢我的老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次设计的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把系统做得更加完善。在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。其次，我要感谢帮助过我的同学，他们也为我解决了不少我不太明白的设计上的难题。最后再一次感谢所有在设计中帮助过我的良师益友和同学。附录uA741的