西安航空职业技术学院传感器与自动检测课程设计报告格式.docVIP

传感器与自动检测课程设计报告设计题目： 光敏报警器 专业班级： 128024 学生姓名： 郝增奇 学 号： 12802425 指导教师： 史洪源 设计时间： 2014年5月 航空材料工程学院目 录一、设计任务与要求3二、电路原理分析与方案设计3三、单元电路分析与设计5四、总原理图及元器件清单5五、电路仿真与调试7六、实验分析与结果8七、结论与心得9八、参考文献9I方波三角波函数信号发生器一、设计任务与要求采用三级标题1频率范围10010000kHz（内容小4号宋体，行距单倍）；2输出峰峰值2V；二、电路原理分析与方案设计（1）方案比较与确定1、方案一由集成运放构成的方波发生器和三角波发生器一般均包括比较器和RC积分器两大部分。图1所示为由滞回比较器及简单RC积分电路组成方波三角波发生器。它的特点是线路简单，但三角波的线性度差。主要用于产生方波，或对三角波要求不高的场合。 电路的振荡频率 f0=1/2RfCfln(1+2R2/R1)公式必须编号，公式需用公式编辑器编辑 （2-1） 式中R1=R1+RW R2=R2+RW （2-2） 方波的输出幅值 UOM=UZ 三角波的幅值 UCM=R2UZ/(R1+R2) 图片必须编号，如本图可编号为：“图2-1 震荡电路”，电路图可采用DXP、protel等软件绘制调节电位器Rw可以改变振荡频率，但三角波的幅值也随之变化，如果互不影响，则可以通过改变Rf或Cf来实现振荡频率的调节。2、方案二如把滞回比较器和积分器首尾相接成正反馈闭环系统，则比较器输出的方程经积分器积分，可到三角波，三角波又触发比较器自动翻转成方波，这样即可构成三角波、方波发生器。由于采用运放组成的积分电路，因此可实现恒流充电，因而使得三角波线性大大改善。故此，选方案二，因为方案二得到波形较好而且电路简单。（2）整体电路框图的确定 按照方案二可以得到以下的电路框架（3）单元电路设计及软件选择如附录的电路图，第一，第二个运算放大器分别构成方波和三角波电路。图中运算放大器U1与电阻R2、RP1构成同相输入施密特触发器。运算放大器U2与RP3、C1构成积分电路。这个电路形成闭合回路。由于电容C1的米勒效应，在U2的输出得到线性度较好的三角波 输出方波幅值为U01=Uz其中Uz为稳压管的稳定电压，故输出方波的峰峰值为V=2Uz,这样按照要求，稳压管可以选用稳压值小于10V的管，本电路选用的型号为IN4735的稳压管，它的稳压值Uz=6.2V。而三角波的幅值为U02=R2UZ/R3，为了使输出三角波的幅值可调，这里取R2=5.1K,则R7=100K原理框图：由比较器和积分器组成方波三角波产生电路，比较器输出地为方波，再经积分器得到三角波。三、单元电路分析与设计1、方波产生电路的工作原理电路组成如下图： 它由反向输入的滞回比较器和RC电路组成。RC回路既作为延时环节，又作为反馈网络，通过RC充放电实现输出状态的自动转换。设某一时刻输出电压U0=+UZ，则同相输出端电位Up=+Ut。U0通过R3对电容C正向充电，反相输入端电位UN随时间t增长而逐渐升高，当t趋近于无穷时，Un趋于+Uz；但是，一旦Un=+Ut，再稍增大，U0就从+Uz跃变为-Uz，与此同时Up从+U7跃变为-U7.随后U0又通过R3对电容C反向充电。反相输入端电位Un随时间增长而逐渐降低，当t逐渐趋于无穷时，Un趋于-Uz；但是，一旦Un=-U7，再稍减小，u0就从-Uz跃变为+Uz，与此同时Up从-U7跃变为+U7，电容又开始充电。上述过程周而复始，电电路产生自激振荡。四、总原理图及元器件清单1方波三角波产生电路工作原理如图，当方波发生电路输出电压U01=+Uz时，积分运算电路的输出电压U0将线性下降；而当U01=-Uz时，U0将线性上升。由于存在RC电路和积分电路两个延迟环节，在实际电路中，将他们合二为一，即去掉方波发生电路中的RC回路，使积分运算电路即作为延迟环节，又作为方波变三角波电路，滞回比较器和积分运算电路的输出互为另一个电路输入。其中A1、A2构成方波，三角波产生电路。运算放大器A1与电阻R2、R3构成同相输入施密特触发器。运算放大器A2与R5、C构成积分电路。二者形成闭合回路。由于电容C的米勒效应，在A2的输出得到线性度较好的三角波。理论计算公式振荡周期输出方波幅值输出三角波幅值振荡频率1元件清单元件序号型号主要参数数量备注R1、R25.1k2R4、R7100k2R5、R610k2D1、D21N4735AUz=6.2V2C11uf1U1、U2LM358AD2五、电路仿真与调试实物图：本图及以下仿真均采用软件multisim，本节内容必须包含实物图，并且写出调试过程。有能力同学可以使用multisim软件得出仿真结果仿真结果六、实验分析与结果由于电路中各部分元件均不是理想元件，都有内阻存在，以及实验时，外接电压不稳定，因此使得真实实验结果与理论计算值不相符，但均在误差允许范围内。七、结论与心得这次实习，我认为最重要的就是做好程序调试，认真的研究老师给的题目。其次，老师对实验的讲解要一丝不苟的去听去想，因为只有都明白了，做起产品就会事半功倍，如果没弄明白，就迷迷糊糊的去做，到头来一点收获也没有。最后，要重视程序的模块化，修改的方便，也要注重程序的调试，掌握其方法。 硬件的设计跟焊接都要自己动手去焊，软件的编程也要不断的调试，最终课程设计的劳动成果出来了，很高兴它能按着设计的思想与要求运动起来。 当然，这其中也有很多问题，第一、不够细心比如由于粗心大意焊错了线，由于对课本理论的不熟悉导致编程出现错误。第二，是在学习态度上，这次课设是对我的学习态度的一次检验。我们这次实习所遇到的多半问题多数都是由于我们不够严谨。第三，在做人上，我认识到，无论做什么事情，只要你足够坚强，有足够的毅力与决心，有足够的挑战困难的勇气，就没有什么办不到的。通过这次实习，我不仅加深了对方波三角波函数信号发生器的理解，将理论很好地应用到实际当中去，而且我还学会了如何去培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己。创新可以是在原有的基础上进行改进，使之功能不断完善，成为真己的东西。首先在做本次实习的过程中，我感触最深的当属查阅大量的设计资料了。为了让自己的设计更加完善，查阅这方面的设计资料是十分必要的，同时也是必不可少的。其次，在这次课程设计中，我们运用到了以前所学的专业课知识，如：模拟和电路基础等。虽然过去从未独立应用过它们，但在学习的过程中带着问题去学我发现效率很高，这是我做这次课程设计的又一收获。 最后，在实习过程中遇到问题是很正常的，但我们应该将每次遇到的问题记录下来，并分析清楚，以免下次再碰到同样的