模电课设论文内容.doc

沈阳航空航天大学北方科技学院2012年模拟电子技术基础课程设计绪论 课程设计作为模拟电子基础的重要组成部分，在完成专业基础课的同时我们也应该进行课程设计， 通过课程设计不仅可以提高我们对知识面的掌握而且还帮助我们提高动手的能力。我国是世界上人口最多的国家,婴幼儿总数也位居前列,婴儿监 护一直是家庭关心的重要问题。由于婴幼儿的心智还不成熟，没有行为能力，而且婴儿的皮肤非常的娇嫩，所以在尿床以后不能及时更换尿布，经常会造成婴儿屁股的发红、皮炎，更严重的会造成尿布疹，给宝宝的健康带来了危害。目前大多数家庭主要依靠家人时时刻刻的看守孩子,来解决孩子的尿床问题，这也造成了保育人员正常工作、休息等的不便。这次课程设计将帮助保育人员解决这个问题。此次课程设计的题目是婴幼儿尿床报警电路，要运用在模拟电子中学会的知识来完成此次课程设计，这是第一次自己动手设计连接电路，采集数据，撰写论文。真正的做到了理论与实际的相结合。婴幼儿在尿床后而不能及时让保育人员了解，这个问题一直困扰着保育人员，而我们就是要用所学的知识来解决这个问题。在课程设计中我们将电路分成三个板块，分别有：湿敏传感电路，信号的采集与处理，报警系统。婴幼儿尿床报警器还可以推广到一些对生活不能自理的病患和老人中去，这些人也应该是关注的焦点，给他们一个健康的生活环境是我们义不容辞的责任。一 课设设计目的和意义的分析：1. 设计的目的：学习了一学期的模拟电子技术基础的课程和十几周的相关实验，丰富了我们的知识。这次主要通过自己动手设计制作，将电子技术相关理论知识与制作实践相结合，提高我们的动手能力，加深对电子技术原理的理解，增加学习电子技术的兴趣，为今后投入电子技术的开发应用打好基础。对于婴儿尿床而不能及时发现导致婴儿健康问题一直困扰着人们，如何才能让保育人员在第一时间发现宝宝尿床的同时还不会打扰到宝宝的睡眠，这是我们这次课程设计的目的2. 设计意义：宝宝的皮肤娇嫩，在尿床后如果不能及时更换尿布，会造成臀部发红等一些皮肤炎症，婴幼儿是祖国的未来，是我们关注的焦点，是我们最应该保护的一代。有了婴幼儿尿床报警器让保育人员在第一时间知道了宝宝的尿床情况，及时的给宝宝更换尿布，给婴儿一个健康又舒服的睡眠环境是我们此时设计的意义。让保育人员放心，宝宝健康是我们共同的目标。二 方案设计：1. 方案：设计一种新颖的婴儿尿床报警器。当报警器检测到婴儿排尿后，报警器能自动发出“宝宝尿床啦”提醒语，既能使婴儿湿尿布及时更换，又减少尿布更换次数，对婴儿身心健康十分有益。根据设计思路， 列出如图2-1方案框图：方案框图： 图2-1方案框图 2. 方案电路原理图： 根据方案推导及相关传感器，三极管，电阻，电容等元件组成图2-2电路原理图图2-2方案电路原理图三 工作原理及器件选择：1. 工作原理：在婴幼儿未尿床时，湿敏传感器两端的电阻值几乎为无穷大，晶体管Vl截止，V2导通，二极管VD和晶体管V3均截止，语音集成电路低电平而不工作，扬声器BL不发声。一但婴幼儿尿床，湿敏传感器两端因尿液导电而由高阻状态变为低阻状态，使Vl正偏导通，V2截止，电源电压经RP对电容器CI充电，当Cl充电结束后 (1-2min)，二极管VD与晶体管V3相继导通，V3发射极输出，经过V4放大后，推动扬声器BL发出语音提醒声，调节RP的电阻值，可以改变婴幼儿尿床后报警器动作的延迟时间。2. 元器件简介：根据本课设题目，采用湿敏传感器，三极管，报警器，电阻电容，二极管等元器件。2.1湿敏传感器：湿敏传感器元件主要有电阻式、电容式两大类。 电阻式的特点：是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。如图3-1（a）图3-1(a)电阻式湿敏传感器电容式的特点：一般是用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤维等。当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比。如图3-1（b）图3-1(b)电容式湿敏传感器本次课程设计中我们采用的是电容式湿敏传感器2.2三极管：采用3DG6 NPN硅高频小功率晶体管。特点：该产品采用外延平面工艺结构，工作频率高、金属封装、体积小、重量轻、安装方便。使用范围：产品可用于高频震荡、高频小信号放大、小功率电源调整电路。参数值：参数符号标称值单位集电极、基极击穿电压VCBO30V集电极、发射极击穿电压VCEO25V发射极、基极击穿电压VEBO5V集电极电流Lc20mA集电极功率Pc625mW结温Tj150贮存温TSTG-55150图3-2（a）3DG6型号三极管参数值图3-2(b)3DG6型号三极管2.3报警器：微型电动式扬声器：主要参数：额定电压：0.25V阻 值：8图3-3扬声器2.4电阻电容：电阻基本参数：电阻额定功率阻值R10.25W5KR20.25W10K图3-4（a）电阻参数值电容参数值：电容额定电压电容量C150V220C250V47图3-4（b）电容参数值2.5二极管：采用1N4007型号二极管，如图3-5基本参数:额定功率：0.5W额定电压：10V图3-51N4007型号二极管3. 元器件清单：元器件类型参数数量位号电阻1/4W或1/8W碳膜电阻器2R1、R2二极管1/2W、10V的硅稳压二极管1VD三极管3DG型硅NPN型晶体管4V1、V2、V3、V4微型电动式扬声器0.25W 81BL湿敏传感器开关代替1电容铝电解电容器2C1、C2微调电阻器100K1RP图3-6元器件清单四 电路连接及测试：1. 电路连接实物图：根据方案电路原理图，动手连接了实物图。如图4-1图4-1电路连接实物图2. 电路的测试：连接电路的时我们将开关代替湿敏传感器，当开关处于断开状态时，Vl截止，V2导通，此时V2三个极点b、c、e的电压分值别为：9.75V、17.28V、9.12V。二极管VD和晶体管V3均截止，此时扬声器不会发出声音如图4-2(a)为开关断开时电路图，此时扬声器不会发出声音。图4-2（a）电路连接实物图（断开时）当开关闭合闭合时，Vl正偏导通，此时V1的三个极点b、c、e的电压值分别为：10.55V、17.15 V、9.75V。V2截止，此时二极管VD与晶体管V3相继导通，V3的三个极点b、c、e的电压值分别为：15.65V、17.15V、14.84V。V3发射极输出，经过V4放大后，推动扬声器BL发出语音提醒声，以此来提醒妈妈们及时给宝宝们更换尿布。在开关闭合是我们可以通过调节RP的电阻值，来可以改变婴幼儿尿床后报警器动作的延迟时间。如图4-2(b)为开关闭合时电路图，此时扬声器报警。图4-2(b)电路连接实物图（闭合时）五 结论： 通过对电路的设计和连接最终实现了课题所要求的功能。由此说明理论设计是正确的，在连接电路的过程中通过排除故障，查找原因最终实现了电路的功能。说明自己动手的能力有了一定的提高，对课程设计中运用的知识有了一定的掌握。总之通过自己和伙伴的努力，顺利的完成了这次的课程设计，也对以前所学的模拟电子技知识有了更深一步的理解。六 收获及体会 这是我们的第一次课程设计，虽然以前不曾了解，但是我们的兴趣任然很浓，记得当时刘老师给我们列出了20多个课程设计的题目让我们自己选择，头一次面对课程设计，心中不免的有点担心，害怕自己选择的课题太难，最终达不到理想的设计和课程要求的结果。但是我们都很勇敢的走出了这一步。 我选择的课程题目是：婴幼儿尿床报警器。婴幼儿尿床不能及时更换尿布，造成婴幼儿的不健康，一直困扰着保育人员。自己也有一个刚刚满周岁的弟弟，整晚都是用尿不湿来度过的，由于婴幼儿的皮肤稚嫩，湿热一晚难免会造成屁股的红肿。所以说制造出一个婴幼儿尿床报警器是很必要的，可以为保育人员解决困扰，也给婴儿一个优质的睡眠环境。 在选定课程题目之后，我也翻阅了很多书，也在网上进行了查找，可是没有找到完全符合课程要求的。但是还是有一些资料是可以参考的，借用网上的一些资料和自己在模电相关实验中的一些掌握，逐渐的有了思路，慢慢的自己也就画出了初步的设计电路图。在给老师审查的过程中，老师对电路图中的不足给予了意见以及改进的方法，最终确定了电路图，开始了我们的电路连接。在电路连接的过程中，我们依然出现了一些小插曲。首先在器件的选择上，我们设计的实验电路图中使用的湿敏传感器，在实验时我们是使用开关来代替，但是二者在实验中所起到的效果是一样的。经过我们不懈的努力，终于正确连接好了电路，可是我们发现无论是开关断开还是闭合，扬声器均发出声响，这又使我们陷入了一阵苦恼中。在此次连接电路失败之后我们又一次的对电路连接进行了检查，检查的过程中我们发现由于电压过小不能够带动整个电路和R1阻值过大的原因造成电路的失败。在加以改进之后我们的电路连接终于成功，成功的喜悦是无法言表的。此次模拟电路课程设计的成功与刘老师的细心指导密不可分，如果没有刘老师的指导我想我和我的搭档是不可能这么顺利的完成此次设计。在这次设计中不仅使我学会了模电知识，同时懂得了团队合作和严谨的态度对课程设计的重要性，在课程设计中我们必须持有一颗