课程设计由比较器构成的光动报警电路课程设计2.docx
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课程设计由比较器构成的光动报警电路课程设计2
目录
正文4
一、设计要求4
二、总体设计方案论证与选择4
三、单元电路设计与主要元器件选择4
四、设计方案4
１.总体电路图：
5
五、电路焊接7
六、问题分析7
七、结果分析8
参考文献9
摘要
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，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：
LM741放大器、比较器、同相比例放大、光敏电阻、二极管、蜂鸣器
正文
一、设计要求
当光照达到某一门限以上时喇叭发出音乐报警；
当光照低于门限值时音乐电路不工作。
二、总体设计方案论证与选择
方案1：
方案2：
在设计时首先想到了使用方案1，在理论上可以实现了电路的驱动，但在购买元件时，不能完全符合设计参数，尤其响应电路需要电压很高，而稳压管的击穿电压也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。
为了提高整个电路的灵敏度就放弃此方案。
在方案2中克服了方案１的不足，加入放大电路，可以对输入到响应电路的电压进行调解，方便实际应用。
且放大电路简单，元件易购买、便宜。
三、单元电路设计与主要元器件选择
对感光电路，开始设想由电源接光敏电阻直接与后面的回路构成串联关系，但经模拟发现这样就破坏了单限比较器，于是改用感光电路独构成回路，去回路中电阻的分压为比较器的输入信号。
模拟证明此法可行。
比较器单元就选用单限比较器，此比较器接触多，理论知识学的充分，也刚好可以借此机会实践一下理论与实践的结合。
比较器中比较电压选用３伏，是为了防止电路误差过大引起电路灵敏度下降。
由比较器的比较电压确定感光回路的电源为６伏。
放大电路采用正相比例放大电路。
不用反相比例放大是为了电路分析方便。
至于响应电路部分，考虑成本问题，当然简单一点，选用蜂鸣器来使用。
不过在实际操作中，意外收获了发光二极管这一分路，这样整个电路就不只是在光照增强时报警，还可以在黑暗时变成光控灯，且这样也不会改变电路的原功能。
四、设计方案
通过对各方案的模拟分析比较，最终选择了方案2。
１.总体电路图：
２.原理及说明：
本图有四部分构成。
（1）感光电路。
光敏电阻随光照的增加电阻减小，在Ｍｕｌｔｉｓｉｍ１０．０中进行模拟用滑动变阻器代替光敏电阻进行仿真。
（2）单限电压比较器
如图所示即为单限电压比较器，当当反相输入电压大于同相输入电压时，输出端输出电压为-Ｕｚ；当反相输入电压大于同相输入电压时，输出端输出电压为+Ｕｚ，下图为在仿真时的示波器记录的波形。
（3）放大电路
上图即为放大电路。
该放大电路的作用是将电压放大。
从而确保响应电路的正常运行。
（4）响应电路。
响应电路分为两部分，当输入正电压时，lLED发光二极管开路，蜂鸣器工作发出“吱吱”的报警声音，而当光照较弱输入负电压时，与蜂鸣器串联的二极管断路，蜂鸣器不工作，而放光二极管正向连接，发光。
五、电路焊接
对模拟成功的电路进行实物焊接时，要合理布线，尽可能的防止各线之间的干扰。
元件不要放置过紧，这样方便焊接。
在焊接集成电路时要见焊点尽可能的焊小一点，防止引脚间的短路。
焊接时间不宜过长，以防元件过热烧坏。
六、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，很有可能出错，解决此问题只需重新连一遍。
３.模拟时，蜂鸣器本该响时却不响。
这可能是蜂鸣器接反了（模拟中蜂鸣器也有正负极之分），调一下蜂鸣器的极性可以解决。
４.模拟好的电路焊接成实物后，不正常运行。
这可能有虚焊的地方，找到虚焊点重新焊接即可。
５.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的耐压。
蜂鸣器需要５Ｖ工作，而比较器输出受稳压管限制，不可能完全达到５Ｖ，可以加一个放大电路将电压放大。
实际购买的ＬＥＤ为１.８Ｖ，而分路电压达到了５Ｖ，这很容易吧ＬＥＤ烧掉，解决此问题的方法是给ＬＥＤ串联一个分压电阻。
６.在焊接实物时，要将各元件参数尽可能的重新测一遍。
因其标称值与实际值不一定一样，有时会相差很大。
７.光敏电阻固定为１００Ｋ欧，但实际工作时不一定向理想的那样工作。
本次用到的光敏电阻在普通光照下只是在０Ｋ到５０Ｋ范围内变化灵敏，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，这样还可以手动调节电路的灵敏度。
８.对于新买来的元件，首先要区分好各引脚，否则很容易烧坏元件，区分的方法可以在网上搜并结合万用表测量。
９.焊接时布线合理，防止相互之间的干扰。
如信号的出入先分开或垂直。
１０.在焊接元件时，不能在焊点处焊的时间太长，否则元件会过热烧坏。
１１.在实际检测时，若电路中有元件出现过热或冒烟，应立即给电路断电。
检查电路，可能是电路中用短路的地方。
如导线短路或焊接点短路。
１２.要使电路正常工作，必须给运算放大器LM７４１加上正、负１２伏的电压，这样运算放大器才会正常工作。
１３.在实测中会遇到单限比较器无法正常工作，遇到此问题时，可能是电路的实际参数不正确，可以改换电阻，调节比较电压来实现。
１４.若单限比较器输出电压不正常，应检查稳压管是否完好，很有可能是它被烧坏了。
七、结果分析
课程设计是让我们通过解决一、两个实际问题，巩固和加深在模拟电子技术基础课程中所学的理论知识和实践技能，基本掌握电子电路一般设计方法，提高电子电路的设计和实践能力，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。
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７４１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。
附录
（１）主要材料清单
元件
型号／规格
数量
１Ｋ欧电阻
１Ｋ
４个
２Ｋ欧电阻
２Ｋ
１个
１０Ｋ电阻
１０Ｋ
１个
光敏电阻
ＧＬ３５１６
１个
５Ｋ电位器
５Ｋ
１个
集成运算放大器
LM７４１
２个
蜂鸣器（５Ｖ）
５Ｖ
１个
ＬＥＤ（红色）
红色
１个
二极管
１Ｎ４１４８
１个
稳压管
１Ｎ４７３０
２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
（２）ｕＡ７４１的引脚识别：
参考文献
１、清华大学电子学教研组编 . 杨素行主编 . 模拟电子技术基础简明教程 . 第三版 . 高等教育出版社 . ２００６.
２、王小平主编 . 模拟电路实验与课程设计 . 石家庄铁道学院电工基础教研室. ２００９.
３、黄志伟主编 . 全国大学生电子设计竞赛训练教程 . 电子工业出版社.
４、刘笃仁，韩保君编著 . 传感器原理及应用技术 . 西安电子科技大学出版社 . ２００３.
５、徐科军 . 传感器与检测技术 . 北京：
电子工业出版社 . ２００７.
致谢
通过设计实践，我逐步树立了正确的设计思想，增强了创新意识，熟悉掌握模电课程设计的知识，培养了分析问题和解决问题的能力；通过设计计算、绘图以及运用技术标准、规范、设计手册等有关设计资料，进行了全面的课程设计基本技能的训练。
从陌生到开始接触，从了解到熟悉，这是每个人学习事物所必经的一般过程，我对课程设计的认识过程亦是如此。
在这次设计过程中得到了老师以及许多同学的帮助，特别是范卉青老师的悉心指导，使我受益匪浅。
在此，对关心和指导过我各位老师和帮助过我的同学表示衷心的感谢!
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