汽车电子水温表设计——模电课设报告

一 设计课题名称汽车电子水温表设计二 课程设计目的、要求与技术指标2.1 课程实际目的（1） 巩固所学的相关理论知识（2） 实践所掌握的电子制作技能（3） 会运用仿真软件对所作出的理论设计进行模拟仿真测试，进一步完善理论设计（4） 通过查阅手册和文献资料，熟悉常用电子器件的类型和特性，并掌握合理选用的元器件的原则（5） 掌握模拟电路的安装、测试与调试的基本技能，熟悉电子仪器的正确使用方法，能分析实验中出现的正常或不正常（或数据）独立解决调试中所发生的问题（6） 学会撰写课程设计报告（7） 培养实事求是、严谨的工作态度和严肃的工作作风（8） 完成一个实际的电子产品，提高分析问题、解决问题的能力2.2 课程实际要求（1） 设计和制作一个模拟汽车电子水温表电路（2） 水温情况由热敏电阻（或其它温度传感器）获取（3） 水温高低通过5个发光二极管以光柱形式指示（4） 根据要求设计出电路图，分析工作原理，计算原件参数（5） 列出所有元器件清单（6） 安装调试所设计的电路，达到设计要求三 汽车电子水温表原理汽车电子水温表利用热敏电阻与温度的变化关系的特性来计算发动机冷却系内的冷却水温度。电子水温表克服了机械式水温表和直感式水温表存在的精度低，抗振动性差等缺点，其具有灵活性、经济性、稳定性等优点。汽车电子水温表通过一个负温度系数的热敏电阻来表征冷却水的温度，而电子线路则通过对电路中电流的变化量进行放大，将放大后的电压量与基准电压进行比较，进而控制发光二极管的导通和关断，达到提示的作用。四 电路方案与系统、参数设计4.1 基于集成运算放大器的水温报警器此系统是基于运算放大器而设计的，运算放大器具有输入电阻大、输入电阻小、开环增益大等优点。运算放大器供电端一端接5V，另一端接地。运算放大器线性运用时，在输出端的电压可以通过改变反馈网络的电阻进行比较精准的比例放大；在非线性运用时，运算放大器可用作电压比较器，当运算放大器的同相端输入电压大于反相端电压时，运放输出5V，反之输入0V，以此来实现电压的比较功能，此功能可用于取样电压与基准电压的比较输出，来控制相应的发光二极管是否点亮。4.2 设计思路模拟热敏电阻、取样实时电压同相比例电压放大通过分压电阻产生基准电压比较电压大小驱动发光二极管由于实验室条件有限，这里没有直接采用温度传感器或是热敏电阻，而是通过滑动变阻器的分压式来模拟温度传感器的输出电压。从节约能耗的观点出发，将实际模拟量转变成电量的电路不会采用很高的供电电压，因此，从温度传感器输出的对应电压量是非常微弱的，所以取样的电压量在进行进一步处理之前必须进行放大。取样电压放大后，采用和基准电压比较的形式来控制是否点亮某个发光二极管。比较的基准电压是由若干个电阻对恒定的供电电源分压产生的，每个分压电阻的首端对地的电压存在梯度，通过改变分压电阻的阻值可以得到点亮不同发光二极管的不同基准电压。4.3 工作原理电路图如下：模拟温度传感器将温度模拟量转换成电压量。这里直接用滑动变阻器的分压式电压来模拟温度传感器的输出电压。 模拟温度传感器电路 利用五个同阻值的电阻对恒定的供电电压进行分压，以得到存在电压梯度的比较基准电压。 基准电压产生电路利用运算放大器将取样电压与基准电压相比较，以达到控制相应发光二极管是否发光。 电压比较电路用五个不同颜色的发光二极管做提示之用，每个二极管都单独受某一个运算放大器的输出电压控制。发光二极管提示电路4.4 元器件与参数这里的运算放大器采用多运算放大器的集成芯片LM324；为了使系统有较高的灵敏度，采用100的滑动变阻器；发光二极管采用管压降较小、额定电流较大的二极管；分压电阻、限流电阻均可采用1K的定值电阻。4.5 仿真结果与分析当调节滑动变阻器时，发光二极管会由下至上依次量起，由于采用了不同的颜色，因此当灯亮起时，会给使用者以提示的作用。4.6 器件清单表元器件名称个数型号主要参数IC2LM324滑动变阻器1100定值电阻101K发光二极管5六 实验结果根据调试结果以及实际测试，系统实现了既定功能。各个关键点的电压均正常。虽与仿真的数据有些许出入，但误差在可接受范围内。因此，可认为该系统及仿真电路是切实可行的。七 讨论在仿真完成后，通过电路图焊电路板时，由于运算放大器都集成在LM324内，所以在芯片附近的布线特别密集，容易造成跳线。在试着焊了几个器件之后，由于器件布局以及走线密集，导致跳线都解决不了问题。所以最后选择用面包板搭电路。出现上述问题主要是由于器件、布线没有很好的规划所造成的。在查阅相关资料及听取一些电路设计工作者的建议后，知道了可以通过使用Altium Desginer软件进行线路布局，然后制作PCB板，这样制作出来的电路板已经做好了线路的布局，剩下的工作就只有焊接元器件了。这样制成的电路不仅外形紧凑美观，而且系统稳定性高，可降低人为焊接的出错率。八 设计总结通过这次课程设计，学到的知识还是挺多的，它是对大二下学期所学电子技术基础的一次复习和仿真等知识的一次加深了解。同时对Multisim仿真软件有一定的了解。整个过程中培养了我们解决问题的能力，积累了设计经验。并且由原先被动的接受知识转换为主动的寻求知识，可以说是学习方法上的一大突破，在以往的学习模式下，我们可能会记住很多书本知识，通过这次课程设计，我们学会了如何将学到的知识转化为自己的东西，学会了怎样更好地处理知识和实践结合的问题在设计电路的过程中，理论知识很重要，它决定了你的设计方法和设计电路的成与败，在查找资料时，要有足够的耐心，细心去研究问题，解决问题。在报告的写作过程中，是对自己心态的又一次考验，整个过程都要对此做到一丝不苟，遇到问题时，要坚持下去，实在难解决就要多问同学，人真听取别人的意见，这样做起来也会事倍功半。认识问题是前提，分析问题才是关键，只有认真地分析问题才能更好地解决问题，分析问题时必须具备细心、耐心、恒心和毅