【正文】 1 模擬電子技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書 （一） 一、 簡易浴室水溫控制電路 1．設(shè)計任務(wù)和要求 設(shè)計任務(wù)： 設(shè)計一個簡易浴室水溫控制電路。該電路能夠?qū)⑺疁乜刂圃谝粋€合適的范圍內(nèi)，同時可以通過手動實現(xiàn)對水溫范圍的改變。 設(shè)計要求： ●要求電路能夠通過兩根電阻絲實現(xiàn)對水溫的控制。假定水溫范圍是 1t ～ 2t ( 21 tt ? )， t 為實際溫度。當(dāng) 1tt? 時，兩根電阻絲都通電加熱；當(dāng) 21 ttt ?? 時，僅一根電阻絲通電加熱；當(dāng) 2tt? 時，兩根電阻絲都不通電。 ●要求電路在 1t 、 2t 溫度點不能出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，即電阻絲不能進(jìn)行短時間內(nèi)反復(fù)在通電和不通電的狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。 ●要求電路能夠顯示出電阻絲的通電與否。 ●要求電路能夠手動調(diào)節(jié)水溫控制的范圍。 ● 根據(jù)上述要求選定設(shè)計方案，畫出系統(tǒng)框圖，寫出詳細(xì)的設(shè)計過程。 ●利用 EDA 軟件畫出一套完整的設(shè)計電路圖，并列出所有的元件清單。 2．系統(tǒng)組成框圖 簡易浴室水溫控制電路的總體框圖如圖所示。它是由水溫監(jiān)測電路、水溫范圍測量電路、電阻絲開關(guān)電路、顯示電路和電源電路 5 部分構(gòu)成的。 簡易浴室水溫控制電路的總體框圖 水溫監(jiān)測電路的功能是利用溫度傳感器的特性監(jiān)測水溫的變化，同時將溫度信號轉(zhuǎn)化為電信號。水溫范圍測量電路的功能是利用比較器的原理實現(xiàn)水溫范圍的確定，同時利用遲滯比較器的遲滯特性避免跳閘現(xiàn)象。電阻絲 開關(guān)電路的功能是完成控制電路和加熱電路的強(qiáng)、弱電轉(zhuǎn)換。顯示電路的功能是利用發(fā)光二極管將電阻絲通電與否顯示出來。電源電路的功能是為上述所有電路提供直流電源。 3．主要單元電路設(shè)計 (1)水溫監(jiān)測電路和水溫范圍測量電路 (2)電阻絲開關(guān)電路和顯示電路 4．簡易浴室水溫控制電路元器件清單 2 3 二、 簡易水塔水位控制電路 設(shè)計任務(wù)和要求 ： 設(shè)計任務(wù)： 設(shè)計一個簡易水塔水位控制電路。該電路能夠?qū)⑺豢刂圃谝粋€合適的范圍內(nèi)，同時可以通過手動實現(xiàn)對水位范圍的改變。 設(shè)計要求： ● 要求電路能夠通過控制兩個水泵實現(xiàn)對水位 的控制。假定水位范圍是 1t ～ 2t ( 21 tt ? )， t 為實際水位。當(dāng) 1tt? 時，兩個水泵都放水；當(dāng) 21 ttt ?? 時，僅一個水泵放水；當(dāng) 2tt? 時，兩個水泵都關(guān)閉。 ● 要求電路在 1t 、 2t 處不能出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，即水泵不能在短時間內(nèi)反復(fù)在放水和關(guān)閉的狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。 ●要求電路能夠顯示出水泵的狀態(tài)。 ● 要求電路能夠手動調(diào)節(jié)水位控制的范圍。 ● 根據(jù)上述要求選定設(shè)計方案，畫出系統(tǒng)框圖，寫出詳細(xì)的設(shè)計過程。 ● 利用 EDA 軟件畫出一套完整的設(shè)計電路圖，并列出所有的元件清單。 三、 簡易聲控延時照明燈電路 1．設(shè)計任務(wù)和要求 設(shè)計任務(wù) ：設(shè)計一個簡易聲控延時照明燈電路。 設(shè)計要求： ●要求電路通過照明燈開關(guān)對聲強(qiáng)的感應(yīng)，達(dá)到控制照明燈的亮滅。 ●要求電路實現(xiàn)照明 燈點亮?xí)r間 t 后自動關(guān)斷，并且時間 t 可以手動調(diào)節(jié)。 ●要求電路如果在照明燈點亮期間又有新的聲源出現(xiàn)，照明燈應(yīng)重新通電時間 t。 ●根據(jù)上述要求選定設(shè)計方案，畫出系統(tǒng)框圖，寫出詳細(xì)的設(shè)計過程。 ●利用 EDA 軟件畫出一套完整的設(shè)計電路圖，并列出所有的元件清單。 2．系統(tǒng)組成框 圖 簡易聲控延時照明燈電路的總體框圖如圖所示。它是由聲強(qiáng)監(jiān)測電路、聲強(qiáng)信號處理電路、延時控制電路、照明燈開關(guān)電路和電源電路 5 部分構(gòu)成的。 聲強(qiáng)監(jiān)測電路的功能是利用 MIC(麥克風(fēng) )的特性，即當(dāng) MIC 接收到足夠的聲強(qiáng)時，在該電路產(chǎn)生諧振后輸出一個微弱脈沖，從而將聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號。聲強(qiáng)信號處理電路的功能是將聲強(qiáng)監(jiān)測電路輸出的電信號進(jìn)行放大和整流，從而得到一個電平信號，為控制電路作準(zhǔn)備。延時控制電路的功能是利用 555 集成電路構(gòu)成可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)電路，從而實現(xiàn)照明燈的延時控制。照明燈開關(guān)電路的功能是實現(xiàn)控制電路和照明燈電路的強(qiáng)弱電轉(zhuǎn)換。電源 4 電路的功能是為上述所有電路提供直流電源。 3．主要單元電路設(shè)計 (1)聲強(qiáng)監(jiān)測電路和聲強(qiáng)信號處理電路 (2)延時控制電路和照明燈開關(guān)電路 4．簡易聲控延時照明燈元器件清單 5 四、 簡易聲光控延時照明燈電路 設(shè)計任務(wù)和要求 ： 設(shè)計任務(wù)： 設(shè)計一個簡易聲光控延時照明燈電路。該電路能夠?qū)崿F(xiàn)兩級控制照明燈的亮滅，并且照明燈點亮一段時間后能夠自動關(guān)斷。第一級為光控制，第二級為聲控制，第一級優(yōu)先于第二級。 設(shè)計要求： ●要求電路能夠通過照明燈開關(guān)對光線強(qiáng)弱的感應(yīng)，控制照明燈第一級開關(guān)。 ●要求電路能夠通過照明燈開關(guān)對聲強(qiáng)的感應(yīng)，在第一級開關(guān)開通的前提下，控制照明燈的亮滅。 ●要求電路能夠?qū)崿F(xiàn)照明燈點亮?xí)r間￡后自動關(guān)斷，并且時間 t 可以手動調(diào)節(jié)。 ●要求電路如果在照明燈點亮期間又有新的聲源出現(xiàn)， 照明燈應(yīng)重新開啟通電時間 t。 ●根據(jù)上述要求選定設(shè)計方案，畫出系統(tǒng)框圖，寫出詳細(xì)的設(shè)計過程。 ●利用 EDA 軟件畫出一套完整的設(shè)計電路圖，并列出所有的元件清單。 五、 簡易電池自動恒流充電電路 1．設(shè)計任務(wù)和要求 設(shè)計任務(wù)： 設(shè)計一個簡易電池自動恒流充電電路。 設(shè)計要求： ●要求電路以恒定的電流對多個電池進(jìn)行充電。 ●要求電路當(dāng)電池充滿時，能夠自動切斷電源。 ●要求電路能夠在 1～ 4 節(jié)的范圍內(nèi)選擇充電電池的節(jié)數(shù)。 ●根據(jù)上述要求選定設(shè)計方案，畫出系統(tǒng)框圖，寫出詳細(xì)的設(shè)計過程。 ●利用 EDA 軟件畫出一套完整的設(shè)計電路圖，并列出所有的元件清單。 2．系統(tǒng)組成框圖 簡易電池自動恒流充電電路的總體框圖如圖所示。它是由變壓器整流電路、恒流產(chǎn)生電路、自動斷電電路、顯示電路和電源電路 5 部分構(gòu)成。 變壓器整流電路的功能是將公共電網(wǎng)中的 220 V 交流電轉(zhuǎn)換為合適的電流和電壓信號，從而為后續(xù)電路提供信號。恒流產(chǎn)生電路的功能是利用運算放大器構(gòu)成的電流負(fù)反饋放大電路起到穩(wěn)定輸出電流的作用，為電路產(chǎn)生恒定的充電電流。自動斷電電路的功能是利用三極管飽和導(dǎo)通時的電壓特性，從而實現(xiàn)電路當(dāng)電池充滿時能夠自動 切斷電源。顯示電路的功能是利用發(fā)光二極管將電路開始充電和結(jié)束充電的狀態(tài)顯示出來。電源電路的功能是為上述所有電路提供直流電壓。 3．主要單元電路設(shè)計 (1)變壓器整流電路和恒流產(chǎn)生電路 (2)自動斷電電路和顯示電路 4．簡易電池自動恒流充電電路元器件清單 6 六、 簡易脈沖式自動電池充電電路 設(shè)計任務(wù)和要求 ： 設(shè)計任務(wù)： 設(shè)計一個簡易脈沖式自動電池充電電路。該電路能夠用脈沖電流對多個電池進(jìn)行充電，并且當(dāng)電池充滿時，電路能夠自動切斷電源。 設(shè)計要求： ●要求電路能夠用脈沖電流對多個電池進(jìn)行充電。 ●要求電路當(dāng) 電池充滿時能夠自動切斷電源。 ●要求電路能夠在 1～ 4 個的范圍內(nèi)選擇充電電池的節(jié)數(shù)。 ●根據(jù)上述要求選定設(shè)計方案，畫出系統(tǒng)框圖，寫出詳細(xì)的設(shè)計過程。 ●利用 EDA 軟件畫出一套完整的設(shè)計電路圖，并列出所有的元件清單。 7 七、 簡易家用瓦斯報警電路 1． 設(shè)計任務(wù)和要求 ： 設(shè)計任務(wù)： 設(shè)計一個簡易瓦斯報警電路。該電路能夠檢測出空氣中是否含有如天然氣、煤氣和液化石油氣等危險氣體，并且當(dāng)空氣中危險氣體的含量對人體有害時能夠自動報警，同時自動切斷危險氣體產(chǎn)生源。 設(shè)計要求： ●要求電路能夠檢測出空氣中是否含有天然氣、煤 氣和液化石油氣等危險氣體。 ●要求電路當(dāng)空氣中危險氣體的含量對人體有害時，能夠通過聲光報警形式自動進(jìn)行報警。 ●要求電路當(dāng)空氣中危險氣體的含量對人體有害時，可以自動切斷危險氣體源。 ●根據(jù)上述要求選定設(shè)計方案，畫出系統(tǒng)框圖，寫出詳細(xì)的設(shè)計過程。 ●利用 EDA 軟件畫出一套完整的設(shè)計電路圖，并列出所有的元件清單。 2．系統(tǒng)組成框圖 簡易瓦斯報警電路的總體框圖如圖所示。它是由危險氣體監(jiān)測電路、危險氣體檢測電路、聲光報警電路、自動切斷電路和電源電路 5 部分構(gòu)成的。 危險氣體監(jiān)測電路 的功能是利用氣敏半導(dǎo)體傳感器監(jiān)測空氣中危險氣體的含量，并將有關(guān)氣體的信號轉(zhuǎn)換為電信號。危險氣體檢測電路的功能是利用比較器的原理檢測空氣中的危險氣體含量是否對人體有害，并為后續(xù)電路發(fā)出有用信號。聲光報警電路的功能是當(dāng)空氣中危險氣體對人體有害時，通過聲音和顯示信號提醒主人。自動切斷電路的功能是當(dāng)空氣中危險氣體對人體有害時，能夠切斷危險空氣源。電源電路的功能是為上述所有電路提供直流電壓。 3．主要單元電路設(shè)計 (1)危險氣體監(jiān)測電路和檢測電路 (2)聲光報警電路 （ 3）自動切斷電路 4．簡易家用瓦斯報警電路元器 件清單 8 9 八、 簡易光控防盜報警電路 設(shè)計任務(wù)和要求 ： 設(shè)計任務(wù)： 設(shè)計一個簡易光控防盜報警電路。該電路能夠檢測出是否有物體接近時所要保護(hù)的財產(chǎn)，并且當(dāng)判定有物體接近時能夠通過聲光形式報警。同時在一段時間 t 后，自動噴灑出麻醉劑，并可調(diào)節(jié)時間 t 的長短。 設(shè)計要求： ●要求電路能夠通過感應(yīng)裝置，檢測出是否有物體接近時所要保護(hù)的財產(chǎn)。 ●要求電路當(dāng)判定有物體接近時，能夠通過聲光形式報警。 ●要求電路當(dāng)發(fā)出警報一段時間后，能夠自動噴灑出麻醉劑。 ●要求電路根據(jù)需要，調(diào)節(jié)噴灑出麻醉劑的等待時間。 ●根據(jù)上述要求選定 設(shè)計方案，畫出系統(tǒng)框圖，寫出詳細(xì)的設(shè)計過程。 ●利用 EDA 軟件畫出一套完整的設(shè)計電路圖，并列出所有的元件清單。 九、 簡易自來水開關(guān)控制電路 1．設(shè)計任務(wù)和要求 設(shè)計任務(wù)： 設(shè)計一個簡易自來水開關(guān)控制電路。該電路能夠在人們需要用水的時候，通過感應(yīng)裝置自動打開自來水開關(guān)，并且在打開開關(guān)一段時間后，自動關(guān)斷開關(guān)，從而起到節(jié)約用水的目的。 10 設(shè)計要求 ： ●要求電路通過感應(yīng)裝置，在人們需要用水的時候，自動打開自來水開關(guān)。 ●要求電路在打開自來水開關(guān)一段時間后，自動關(guān)斷開關(guān)。 ●要求電路能夠調(diào)節(jié)自來水開關(guān)打開的 時間。 ●根據(jù)上述要求選定設(shè)計方案，畫出系統(tǒng)框圖，寫出詳細(xì)的設(shè)計過程。 ●利用 EDA 軟件畫出一套完整的設(shè)計電路圖，并列出所有的元件清單。 2．系統(tǒng)組成框圖 簡易自來水開關(guān)控制電路的總體框圖如圖所示。它是由紅外線發(fā)射電路、紅外線接收電路、時間延遲電路、自來水開關(guān)電路和電源電路 5 部分構(gòu)成的。 紅外線發(fā)射電路的功能是利用紅外線發(fā)光管發(fā)射光脈沖，從而實現(xiàn)電路對人體或物體的感應(yīng)。紅外線接收電路功能是利用光敏元件接收發(fā)射出來的光脈沖，并且將光脈沖信號轉(zhuǎn)化為電信號，同時對其進(jìn)行放大。時間延遲電路的功能是利 用單穩(wěn)態(tài)電路的特性，實現(xiàn)對自來水開關(guān)打開時間的控制。自來水開關(guān)電路的功能是利用電磁閥作為自來水管的開關(guān)，從而可以通過電信號對自來水進(jìn)行控制。電源電路的功能是為上述所有電路提供直流電源。 3．主要單元電路設(shè)計 (1)紅外線發(fā)射電路 (2)紅外線接收電路 (3) 時間延遲電路 (4) 自來水開關(guān)電路 4．簡易自來水開關(guān)控制電路元器件清單 11 十、 簡易自動干手電路 設(shè)計任務(wù)和要求 ： 設(shè)計任務(wù)： 設(shè)計一個簡易自動干手電路。該電路能夠在人們需要干手的時候，通過感應(yīng)裝置能夠自動打開加熱和吹風(fēng)裝置，并且在打開一段時間后 ，自動關(guān)斷開關(guān)，從而起到節(jié)約用電的目的。 設(shè)計要求： ●要求電路能夠通過感應(yīng)裝置，在人們需要干手時，自動打開加熱和吹風(fēng)裝置。 ●要求電路在打開加熱和吹風(fēng)裝置一段時間后，自動關(guān)斷開關(guān)。 ●要求電路能夠調(diào)節(jié)加熱和吹風(fēng)裝置開關(guān)打開的時間。 ●根據(jù)上述要求選定設(shè)計方案，畫出系統(tǒng)框圖，寫出詳細(xì)的設(shè)計過程。 ●利用 EDA 軟件畫出一套完整的設(shè)計電路圖，并列出所有的元件清單。 十一、 簡易家用地震報警電路 設(shè)計任務(wù)和要求 ： 設(shè)計任務(wù)