淮海工学院。
课程设计报告书。
课程名称： 电子技术课程设计（一）
题目： 高低电平报警器的设计
系 （院。学期。
专业班级。姓名。
学号。1.绪论：
电子技术是二十世纪发展最为迅速的领域之一，这主要得益于集成电路和计算机的发明。这两项技术既是电子技术发展的产物，又是电子技术持续发展的推动力。可以预见在二十一世纪，电子技术还将以更快的速度向前发展。
因此，掌握电子技术是对电类专业学生的基本要求。
模拟电路和数字电路，统称为电子线路，是电类专业重要的专业基础课和技术基础课，其实践性很强。学生在掌握理论知识的同时，还必须具备对电子电路进行测量、调试和设计的能力，从而为后续专业课程以及以后的工作打下坚实的基础。
随着社会的发展，很多很多的家用电器进入我们日常生活中，在日常生活中，经常会用到一些电器和仪器设备只能在一定的输入电压范围内工作，超出此范围，电路工作就不正常。由于这个原因，就需要对输入电压进行监控。所以高低电平报警器应运而生。
2.课程设计的目的及要求。
2.1 设计的目的和任务。
电子技术课程设计是一门十分重要的实践基础课，学生不仅需要有较高的理论素养，同时也要掌握基本的设计知识和技能，为今后各课程的学习打下坚实的基础。通过此设计使学生达到以下目的：
1.巩固加深对电子技术基础知识的理解，培养学生独立分析问题、解决问题，提高综合运用所学知识的能力。
2.通过查找资料、选方案、设计电路、安装调试、写报告等环节的训练，熟悉设计的过程、步骤。为以后从事电子电路设计、研制电子产品打下基础。
3.了解电子线路设计的工程、工艺技术规范，学会书写设计说明书。
4.了解与掌握常用电子仪器的使用方法，及简单的制版、焊接、组装、调试工艺过程。
5.培养学生严肃、认真的科学态度和工作作风。
1.2设计要求。
1、画出总体设计框图，以说明各课题由哪些相对独立的功能模块组成，标出各个模块之间互相联系。并以文字对设计框图原理作辅助说明。
2、设计各个功能模块的电路图、并加上原理说明。
3、调试、验证、完善各个功能模块的电路。
4、设计整个电路的电路图，加上原理说明。调试、验证、完善整体电路。
5、报告撰写要求。
1）设计目的、要求。
2）设计指标。
3）总体框图设计：
画出设计的总体原理框图，并要求说明该框图的工作过程及每个模块的功能。
4）功能模块设计：
画出各功能模块的电路图，加上原理说明；必要时对元器件的使用及其功能加以说明。
5）总电路图设计：
画出总的电路原理图，要求布局合理。
6）元器件清单：
要求列出所设计的电路中所用到的所有元器件的名称、型号、规格及数量。
7）总结：包括：设计过程中遇到的问题及解决办法； 课程设计过程体会；对课程设计内容、方式、要求等各方面的建议。
8）参考文献：
如果是期刊文章，要列出作者（三个以上作者可只列前三名，其余用“等”代替）、文章名称、期刊名、期刊卷号/期号、页数。
如果是专著或教材，要列出作者（三个以上作者可只列前三名，其余用“等”代替）、书名、出版社名、出版日期。
3.设计原理。
3.1 技术要求。
1）当输入电压。
或 时电路报警。
2）vi为0~10v步进电源，步进1v，自制。
3）vcc=12v.
3.2 设计内容。
0~10v步进电源（包括电源变压器、整流、滤波部分的设计）；窗口比较器；报警电路。
3.3总体框图设计。
根据技术要求，此报警器可由以下几部分组成，首先要产生输入电压vi：0~10v的步进电源；第二部分是比较器，将vi与报警门限电平相比较，由于该报警器要求有两个门限电平，即或电路报警，而电路不报警，所以这里选用窗口比较器；第三部分则为报警电路。总体框图见图。
3.4方案设计与论证
由于时高低电平报警器，所以当电压的变化超出一定的范围时，报警器应该报警。首先，经过直流稳压电路将交流电变为直流电，将变换后的直流电压转变为单方向的脉动电压，即0~10伏的步进电压，作为要测试的电压范围。然后将脉动电压加到窗口比较器的输入端，与既定电压比较，结合二极管的单向导电性，产生高低点平，作为报警器的输入电平，通过单门限比较器，使发光二极管闪烁，使蜂鸣器发出报警声音。
4．报警器各功能模块的设计。
4.1 0~10v步进电源的设计。
步进电源由直流电源和求和电路组成，而直流电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路4部分组成。各部分的电压波形如图1所示。由于要求输出0~10v步进电源，在此选用三端可调输出集成稳压器cw317，cw317输出电压范围为1.
2v~37v，为了能满足技术要求输出0~10v，可再选用一片cw337（输出-1.2~-37v），使之输出-1.2v，与cw317的+1.
2v相加，从而使输出电压达到0v。
参考电路如下图所示：
电网。图2 电源电路。
该电路由整流部分、滤波部分、稳压部分和同相加法器组成。
整流部分的作用：实际是将变换后的交流电压转变为单方向的脉动电压。直流电路的任务是将交流点变为直流电。
完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用。因此二极管是整流电路的关键元件。
滤波电路的作用：对整流电路输出的脉动直流进行平滑，使之成为含交变成份很小的直流电压。滤波电路用于滤去输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成。
由于电抗元件在电路中有储能作用，并联的电容c在电源供给的电压升高时，能把部分能量存储起来，而当电压降低时，就能把能量释放出来，使负载电压比较平滑，即c具有平波作用。在这个电路中，是c1和c5。
三端可调输出集成稳压器）cw317的作用：它的内部电路有比较放大器、偏置电路、电流源电路和带隙基准电压vref等，它的公共端改接到输出端，器件本身无接地端。所以消耗的电流都从输出端流出，内部的基准电压接至比较放大器的同相端和调整端之间。
它的特点是输出电压连续可调，调节范围较宽。r2的大小根据输出电压调节范围确定。c2和c6是用来实现频率补偿、防止稳压器长生高频自激振荡和抑制电路引入的高频干扰。
c3、c4和c7是用来减小稳压电源输出端由输入电源引入的低频干扰。
同相加法器的作用：该电路是求和电路，和从同相输入。
图中用4个开关的不同组合方式来调节cw317的输出电压vo1，又可知
改变即可改变，根据上式，读者可以很容易的推导出四个开关不同的闭合方式下vo1的值。当 r2分别取时，即r2每增加80，vo1的值增加约1v。cw337的输出vo2始终为1.
2v。a1组成同相加法器，将vo1与vo2相加，即vo=vo1+vo2.。由的范围可得的变化范围是（1.
45~17.45）v。
3.1.2 0~10v步进电源元器件清单
1）电阻 ： 100k（5个k（1个（2个（各1个）
2）电解电容 ：100uf（3个 uf（2个.1 uf （2个）
3）二极管 ： 4个。
4）三端可调正输出稳压器（cw317）、三端可调负输出稳压器（cw337）各一个。
4.2 窗口比较器的设计。
4.2.1 原理。
窗口比较器包括差分电路级和负载电路级。差分电路级根据输入电压生成一对差分电流，当输入电压为一参考电压时，差分电流根据具有一最大值和一最小值的输入电压变化，负载电路级从参考电流和与从差分电流中选出的电流相对应的电流生成输出电压。通过产生参考电流和所述电流，按第二电流是否大于参考电流来确定一电压范围。
由于窗口比较器的窗口按所述电流和参考电流形成，从而输出电压电平根据输入电压是否落入电压范围发生变化。
电路如图 8（a）所示，传输特性如图 8（b）所示。
根据技术要求，ul应为，uh应为。
取r1=r2=r3=15k可满足技术要求，工作过程如下：
当vi>uh时，d1导通，vo为低电平；
当vi 当ul4.2.2、窗口比较器元器件清单。
1）电阻 ： 15k（7个）
2）741 集成运算放大器（2个）
3）二极管（2个）
4.3 报警电路的设计。
报警电路的设计方法较多，本课题采用简单的发光二极管和蜂鸣器报警。当。
时，发光二极管闪烁，同时蜂鸣器发出嘟、嘟声，电路如图9所示：
图5 报警电路。
图中ui为窗口比较器的输出，a1组成矩形波发生器，a2为单门限比较器。a2的同相输入端是一连续变化的以零电位为对称的三角波，其幅度为：
周期为：窗口比较器的输出电压与三角波相比，当。
时，ui为高电平，注意设计应使ui>u+ ，此时uo为低电平，发光二极管和蜂鸣器均不工作；当。
或。时，ui为低电平，经过单门限比较器，uo为正负相间的矩形波，当正电平到来时，发光二极管发光，蜂鸣器发出嘟声，当负电平到来时，发光二极管熄灭，蜂鸣器停叫。这样，只要矩形波发生器频率适当，就可看到发光二极管连续闪烁，蜂鸣器发出嘟嘟声。
4.4设计所用原器件清单。
器件：cw317、cw337、a741、二极管in4001发光二极管、蜂鸣器、电阻、电容若干。
5.总电路图设计。
图6 总电路原理图。
6.原器件清单
1）三端可调正输出稳压器（cw317）、三端可调负输出稳压器（cw337）各一个 ；
2）电阻 100k（5个），200k（ 1个），15k（7个），100（2个（各1个）；
3）电解电容：100uf（3个 uf（2个.1 uf （2个）；
4）741 集成运算放大器（2个）；
5）二极管 6个 、蜂鸣器1个、二极管in4001发光二极管。
7.总结 （个人体会）
课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。回顾起此次课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在整整两星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。
通过本课程的学习，我不仅能加深理解和巩固理论课上所学的有报警电路的基本概念、基本理论和基本方法，而且能锻炼学生综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题，以及分析问题和解决问题的能力；同时对我们进行良好的独立工作习惯和科学素质的培养，为今后工作和学习打下良好的基础。 对这次课程设计的内容我没多大意见，毕竟它所涉及到的内容，需要用到的知识大都是我们学过的，没学的部分也很容易在网上或图书馆内查到。这样的设计也有助于我们对所学知识的应用，加深对知识的理解。
通过设计过程中查阅各种资料，还能让我们开阔视野，不仅仅局限于课本知识，学到更多的专业知识，对我们今后都很有帮助。但我觉得这种教学方式应该改进一下，因为在设计的过程中，我们根本不知道怎样用软件画电路图，而且因为是和期末考试冲突也没多少时间和精力去学。所以我觉得至少在实习以前应该对我们进行一些简单的培训，我相信这样对设计的质量肯定会有很大的帮助。
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