模拟电子技术课程设计——水温水位自动报警器

河南机电高等专科学校电子技术课程设计报告设计课题：水位控制器题目：水位控制器一、设计任务与要求(1)任务：设计一种可自动控制水面高度的水位控制器。

(2)水位控制器性能要求：工作温度范围：-40℃～+50℃。

连续工作时间：可24小时连续工作。

水位探头线长度小于1.5米（过长的话容易引入无线电干扰信号，而使系统无法正常工作）。

具有自动启动水泵抽水的功能。

二、方案设计与论证2.1 簧管触发双稳态水位控制器簧管触发双稳态电路来控制水泵，干簧管A用于低水位检测，千簧管B用于高水位检测。

刚接通电源时，只要水位不在最高位置，电路即会处于V2饱和导通、V3截止的状态，继电器K吸合，其常开触头接通水泵电动机的工作电源，水泵开始抽水。

当水箱内水位上升至最高水位时，水上的浮体 (内有磁铁)靠近干簧管B，在磁场的作用下，干簧管A内部的常开触头接通，使V4导通，V3和V2截止，K释放，水泵停止抽水。

当水位降至低水位时，干簧管A的常开触头在浮体内磁铁的磁场作用下接通，使Vl导通，V2饱和导通，V3截止，K吸合，水泵又开始抽水。

如此周而复始，使水箱内水位始终在高水位与低水位之间升降变化。

2.2三相水位控制器三相水位控制器原理如图2接通刀开关Q，按动S2后，KM通电吸合，其常开触头吸合水泵电动机通电工作。

与此同时，相线L2与零线N之间的220V交流电压经Cl降压、VDl和VD2整流、VS稳压及C2滤波后，产生9V直流电压。

该电压一路直接加至IC的l脚 (输入端);另一路经R2和电极a、b之间水的电阻加至IC1的5脚 (控制端)，使IC内部的电子开关接通，其2脚的输出电压经R4将VLC内部的发光二极管点亮，VLC内部的光敏晶体管导通，其发射极输出的高电平通过V加至VT的门极，使VT受触发而导通，中间继电器KA通电吸合，其常开触点接通，使KM在S2松开复位后仍锁定为吸合状态。

水被抽干后，电极a,b之间的阻值增大，使IC的5脚变为低电平，其内部的电子开关断开，VLC 和VT截止，KA和KM断电释放，水泵电动机M停止工作。

水温报警系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解水温报警系统的基本工作原理，掌握相关电子元件的功能和使用方法。

2. 学生能描述传感器在检测水温变化中的作用，并解释其工作原理。

3. 学生掌握如何读取传感器数据，并通过程序进行逻辑判断，实现报警功能。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计并搭建一个简单的水温报警系统。

2. 学生能够编写程序，实现对水温的实时监控和报警功能。

3. 学生能够通过实际操作，培养动手能力、团队协作能力和问题解决能力。

情感态度价值观目标：1. 学生通过学习水温报警系统，认识到科技在生活中的应用，增强对科学技术的兴趣。

2. 学生在团队协作中，学会互相尊重、沟通与协作，培养良好的合作意识。

3. 学生能够关注环境问题，认识到节能减排的重要性，树立环保意识。

本课程针对初中年级学生，结合电子技术、传感器原理和编程知识，以实用性为导向，帮助学生掌握水温报警系统的设计与制作。

课程注重理论与实践相结合，培养学生的动手能力、创新思维和团队协作能力。

通过本课程的学习，学生能够将所学知识应用于实际生活中，解决实际问题，提高对科学技术的认识和兴趣。

1. 电子元件基础知识：介绍常用电子元件（如电阻、电容、二极管、三极管等）的功能、符号和参数。

- 教材章节：第二章“常用电子元件”2. 传感器原理与应用：讲解温度传感器的工作原理、特性及应用场景。

- 教材章节：第四章“传感器及其应用”3. 编程基础：介绍Arduino编程基础，包括变量、数据类型、控制结构等。

- 教材章节：第六章“Arduino编程基础”4. 水温报警系统设计与制作：结合所学知识，设计并搭建一个简单的水温报警系统。

- 教材章节：第八章“综合项目设计与实践”5. 实践操作：分组进行水温报警系统的搭建和调试，实现报警功能。

- 教材章节：第八章“综合项目设计与实践”教学内容安排和进度：第一课时：电子元件基础知识学习，认识常用电子元件。

水位报警器设计摘要本产品采用CD4066双向模拟开关进行水位监控，LDE发光二极管和数码管显示水位高度，蜂鸣器给予报警。

从水位监控器到水位显示器用74LS147编码器编码，4511译码器译码。

由于74LS147是低电位编码器，故要用4077同或门对水位监控器处理后的数据输入74LS147编码，再用CD4069处理74LS147输出的数据传入4511译码。

关键词：74LS147、CD4066、40771、总体方案图1-1 总体方案1.1 控制部分方案一：采用CD4066作为控制部分。

CD4066是双向模拟开关，能控制数字及模拟信号的传送，其输出端与输入端可互换使用，能用外部电路控制内部电路，可用于水位监测水位高度。

方案二：采用继电器作为控制部分。

继电器的作用与CD4066相似，但所占空间大，价钱也较贵。

综合比较以上两个方案，并与实际情况相结合考虑，我们决定选择方案一。

1.2显示部分方案一：采用液晶显示来实现。

液晶显示内容比较丰富，但需要编辑程序方能显示不同数字，且价钱较LED与数码管贵。

方案二：采用LED与数码管来显示。

LED价钱便宜，易于驱动，能直观的显示出水位高度与警戒水位的差距，便于对水位高度的控制，降低危险率；数码管价钱介于LED与液晶之间，容易驱动，能精确的显示出水位的高度，便于对水位高度的读取。

将LED与数码管结合起来使用，能更好的监控水位。

根据设计要求，结合实际情况，决定采用方案二。

2、单元模块设计2.1水位监控：图2-1 水位监控流程图接受信号是由一个铜板制成的探针，如图（三）所示。

每个铜片之间的长度相差1厘米。

当水位每上升1厘米铜片就接收到相应的信号，并传入系统中。

图2-2 探针信号输入系统之后，由CD4066进行处理：当输入的信号为“1”时，CD4066接通，使需要的信号送出。

如图（四）图2-3 CD4066信号处理信号送到LED 发光二极管，相应的LED 发光二极管就亮起来。

模电课程设计温度报警器课程设计报告书温度报警器的设计学院电子与信息学院专业班级学生姓名学生学号指导教师课程编号课程学分起始日期目录一、选题背景 (1)二、方案论证(设计理念) (1)1、设计题目要求 (1)2、总体设计方案 (1)2.1 设计思路 (1)2.2 设计方案 (1)2.3 方案论证与比较 (2)三、单元电路设计3．1 窗口比较器电路 (3)3．2 555多谐振荡器电路 (3)3．2 三极管基本开关电路 (4)四、整机电路4.1 整机电路图 (5)4.2 元件清单 (7)五、性能指标的测量与分析 (7)5.1电路测试 (7)5.1.1 测试使用的仪器 (7)5.1.2指标测试步骤、测量数据与分析 (7)5.1.3 故障分析及处理 (8)六、课程设计总结 (9)七、参考文献 (10)温度报警器的设计一、选题背景设计制作一个测温电路，能够根据环境温度的变化产生相应的反应。

若外界温度t1，测温装置感所应的温度t(t>t1)，加热到t2：若t1<t<t2，电路以指示灯闪亮，但扬声器不报警；< bdsfid="104" p=""></t<t2，电路以指示灯闪亮，但扬声器不报警；<>若tt2，电路指示灯熄灭，同时扬声器报警，警报声频率为1kHz。

二、方案论证(设计理念)1 设计题目要求本课题要求设计制作一个测温器，检测并显示环境温度的变化。

要实现的功能：假设常温为t1、经加热后的温度为t2，当测温装置感所应的温度t：t1<t<t2，电路以指示灯闪亮，闪烁频率为0.5hz，但扬声器不报警；tt2，电路指示灯熄灭，同时扬声器报警，警报声频率为1kHz。

</t<t2，电路以指示灯闪亮，闪烁频率为0.5hz，但扬声器不报警；t应解决的主要问题：为完成上述课题所要求的功能，重点在于：如何将不同区间的温度转化成我们所需要的电压或电流信息，进而通过这些信息实现不同温度区间的功能的实现；对扬声器和电路指示灯不同频率的控制。

模拟电子技术课程设计水温水位自动报警器Modified by JEEP on December 26th, 2020.《模拟电子技术基础》课程设计报告班级：电气082姓名： （签字） 学号：日期：2010-7-3至2010-7-41．设计任务：水温及水位自动监测报警器1.1 监视容器中水的加热过程： 设计一个模拟电路，要求模拟实现容器中水的加热过程，当容器中水温未达到沸点时，监视器报警灯红灯亮，提示水没烧开；当容器中水温达到沸点时，监视器报警灯绿灯亮，提示水已烧开。

1.2 监视容器中水位的升高过程：设计一个模拟电路，要求模拟实现容器中水位的升高过程，当容器中的水位低于下限水位时，监视器报警灯单红灯亮；当容器中的水位到达下限及下限以上，并且在上限以下时，监视器报警灯不亮；当容器中的水位到达上限及上限以上时，监视器报警灯双红灯亮。

2． 设计思路与说明 2.1模拟水温检测系统上限水位下限水位上限水位信号下限水位信号 水容器加热器水温信号水温、水位检测系统示意图进水管2.1.1 水温监测实验原理及器材选用依据：热敏电阻是一种新型半导体感温元件，而正温度系数热敏电阻具有正的电阻温度特性，当温度升高时，电阻值升高；当温度降低时，电阻值减小，其阻值—温度特性曲线如图1所示。

热敏电阻的阻值—温度特性曲线是一条指数曲线，非线性较大，在实际使用中要进行线性化处理，但比较复杂，一般只使用线性度较好的一段，在试验中可用滑动变阻器模拟热敏电阻工作的过程。

实验中需要将变化的温度信号模拟成变化的电阻，为提高灵敏度，采用桥式电路，将变化的电阻信号转化成变化的电压信号输出。

因为温度的很小的变化，对阻值的影响较小，导致输出地电压信号变化很小，设备很难对微小的信号做出灵敏的反应，因此需要将小信号放大后进行处理，在这里，我采用了精密的仪表放大器来处理变化的电压信号。

当温度升高，达到沸点时，相应的热敏电阻升高到了一定的阻值，最终引起仪表放大器输出电压的变化，此时我需要选择出这个沸点电压，因此我选用了一个单限比较器，当放大器输出的电压值达到沸点时的电压时，电压比较器发生跳变引起输出点电位变化。

江苏大学
模拟电子课程设计
题目名称：温度报警器
姓名：韩笑
学号： 3100503002
班级：电信1001班
2013 年 1 月 9 日
电气学院
温度报警器
一、任务和要求
1.基本要求：
（1）设计一款温度报警器，可利用热敏电阻（用可调电阻代）检测温度，并与一定的门限比较，当温度超过上限、低于下限时分别输出报警信号。

(2)上下限报警须引入一定回差；
2.提高要求：
(1).设计温度检测电路，利用软件提供的数字电压表实现温度显示，电阻与温度的对应关系为100ohm-0度，125ohm-100度。

(2).利用一电容将一定量的随机信号耦合至电路输入端，设计一滤波电路滤除该干扰，使检测值尽可能稳定。

3.限制：
(1).不得使用理想运放、二极管、三极管、场效应管；
(2).电阻检测的激励不得使用软件提供的设备，须自行设计。

二、设计说明
1.电路原理图：
2.使用元件：若干电阻，滑动变阻器（代替热敏电阻），集成运放，稳压管，LED 灯等。

3.当滑动变阻器（代替热敏电阻器）电阻变化时，电压随着变化，滤除干扰后，经放大电路送至电压比较器，与标准电压比较。

当高或低与门限电压时，输出报警信号。

4.滤波电路：
温度检测
电路 放大 电路 电压比较电路及报警 随机干扰 信号 滤波电路
放大电路：电压比较电路：
三、电路图。

模拟温度报警器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解温度报警器的基本原理和模拟电路的组成。

2. 学生能掌握温度传感器的工作原理及其在报警器中的应用。

3. 学生能了解数字温度计的读数原理及其与模拟信号的转换方法。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计并搭建一个简单的模拟温度报警器电路。

2. 学生能够通过实验，熟练使用多用电表进行电路测试，并准确读取温度计数据。

3. 学生能够通过小组合作，进行电路调试和故障排查，提高问题解决能力。

情感态度价值观目标：1. 学生能够通过课程学习，培养对物理学科的兴趣，增强探究和实践的科学精神。

2. 学生在小组合作中，培养团队协作意识，学会相互尊重和倾听他人意见。

3. 学生能够认识到科技发明对生活的意义，培养创新意识和社会责任感。

课程性质：本课程为物理学科实验课，结合理论知识与动手实践，提高学生的综合运用能力。

学生特点：学生处于八年级，对物理现象有一定的好奇心，具备基本的电路知识和动手能力。

教学要求：通过本课程，教师应引导学生将理论知识与实际应用相结合，注重培养学生的动手实践能力和创新思维。

在教学过程中，关注学生的个体差异，鼓励学生积极参与，充分调动学生的学习积极性。

二、教学内容本课程教学内容主要包括以下三个方面：1. 理论知识：- 介绍温度传感器的基本原理，如热敏电阻的工作特性。

- 讲解模拟电路的组成，包括运算放大器、比较器等。

- 分析数字温度计的读数原理及与模拟信号的转换方法。

参考教材章节：第二章第三节“传感器及其应用”。

2. 实践操作：- 设计并搭建模拟温度报警器电路，包括温度传感器、运算放大器、比较器、指示灯等。

- 使用多用电表进行电路测试，学习测量温度传感器阻值、电压等参数。

- 小组合作进行电路调试和故障排查，确保温度报警器正常工作。

参考教材章节：第四章第二节“模拟电路的设计与搭建”。

3. 教学进度安排：- 第一课时：理论知识学习，介绍温度传感器和模拟电路原理。

课程设计说明书课程设计名称：模拟电路课程设计课程设计题目：温度检测报警系统设计摘要温度检测报警器是专门用来检测电器是否正常使用的一类系统，日常生活中各电器由于使用方法不对，经常会出现烧坏电器，更严重的是可能会造成严重的生命安全问题当温度超过设定安全温度时系统会发出蜂鸣声来报警，当处于正常工作状态时则无报警信号产生。

设计温度检测报警系统，通过PT100随温度不同而表现不同的阻值设定不同的报警温度，进而设定不同的报警温度。

当温度超过设定值时，由蜂鸣器通过有频率的鸣叫进行报警。

对于电源部分首先通过变压器对220V交流电压进行降压，其次通过桥式整流电路将交流转化为直流，再次运用电容滤波电路输出比较稳定的直流电压。

对于其它模块首先通过PT100对温度采集和放大，再进行信号的过滤，而后通过比较器设置相应阈值，当高于设定值时输出高电平，此时方波发生器不驱动，当低于设定值时输出低电平，方波发生器驱动，进而驱动蜂鸣器报警。

温度检测报警系统可以随时提醒人们用电器是否工作在正常温度围，对整个系统和用电器都能起到保护作用。

本次系统的设计可以检测到输入信号是否工作在正常的温度围，当温度超过设定温度时会产生报警信号，反之则不报警。

本次设计精密温度检测系统，报警可调等特点。

关键字：温度检测报警蜂鸣器滤波方波发生器目录第一章绪论..................................................... (1)第二章整体设计容与要求..................................................... .. (2)2.1设计容................................................................. (2)2.2设计要求................................................................. (2)2.3实验设计目的................................................................. (2)2.4总体方案设计 (2)第三章电源模块电路设计与调试 (4)3.1本单元电路的要求与实现的功能................................................................. .. (4)3.2 电路结构与参数设计.................................................................... .. (4)3.3电路的仿真分析..................................................................... (5)3.4 该模块的调试结果..................................................................... . (6)3.5 调试中的问题.................................................................... .. (6)第四章系统电路设计74.1 电压源74.2 温度采样与放大74.3滤波84.4方波84.5报警控制8第五章系统调试..................................................... (10)5.1 电路的安装................................................................... . (10)5.2 调试................................................................... . (10)第六章总结与展望..................................................... . (13)参考文献14附录一电路原理图15附录二元件清单16附录三设计实物图……............................................................... .....................第一章绪论随着时间的推移，各家生活水平普遍提升，家家户户慢慢走向了电器化的生活。

模电课程设计之温度报警器引言：温度报警器是一种用于检测和报警高温或低温的装置。

它在工业领域、实验室等环境中被广泛应用，用于保护设备和实验样品，并确保温度在安全范围内。

本设计将使用模拟电路设计一个简单的温度报警器。

设计目标：本设计的目标是通过一个模拟电路实现一个简单的温度报警器，能够检测环境温度，并在温度超过预设阈值时产生报警信号。

设计原理：本设计使用一个温度传感器LM35来感知环境温度，并将温度值转换成电压值。

LM35是一款精确的温度传感器，它的输出电压与摄氏温度成线性关系，每摄氏度变化10mV。

设计步骤：1.选择合适的操作电源：根据LM35的工作电压要求，选择一个合适的操作电源，例如12V。

2.选取电压比较器：本设计使用一款电压比较器来比较温度信号和预设阈值，选择一款合适的电压比较器。

3. 连接电路：根据原理图连接电路。

将 LM35 的 Vcc 连接到操作电源的正极，GND 连接到操作电源的负极。

将输出信号接入电压比较器的正输入端。

4.设置阈值：通过调节电压比较器的阈值电压，设置温度报警器的触发温度。

根据实际需求设置触发温度。

5.校准和测试：通过提供不同的温度环境并检查输出信号来校准和测试电路。

可以使用热风枪或温度控制箱来模拟不同的温度。

6.连接报警装置：根据需要，将比较器的输出信号连接到报警装置，例如蜂鸣器或提示灯，以产生报警信号。

7.优化和调整：根据实际需求优化和调整电路，以提高性能和可靠性。

设计实例：下面是一个简单的温度报警器的模拟电路设计实例：LM35的供电电压：5V电压比较器：LM358预设阈值：25℃根据上述设计原理和步骤，可以进行以下电路设计和连接：在实际电路上，可以使用面包板进行连接。

根据实际元件的引脚定义，将元件逐一连接和焊接。

最后，将蜂鸣器或提示灯连接到比较器的输出信号上。

测试电路的性能和功能。

结论：通过以上的模拟电路设计步骤和实例，我们可以设计一个简单的温度报警器。

该报警器能够检测环境温度，并在温度超过预设阈值时产生报警信号。

模电课程设计--温度报警器的设计与制作一、设计要求在模拟电子线路课程设计的基础上，设计并制作一个温度报警器电路，满足以下要求：1.当环境温度超过设定温度阈值时，报警器能够自动发出声音和光信号。

2.报警器能够通过外部调节器手动调整温度阈值，以适应不同环境需求。

3.报警器的工作稳定可靠，具有较高的精度和可调性。

二、电路设计与实现1.温度传感器：使用模拟温度传感器作为环境温度检测元件，将环境温度转化为电压信号。

2.温度阈值设定：通过电位器与参考电压源构成电压比较器，实现可调的温度阈值设定功能。

3.报警器驱动：使用音频放大器和发光二极管驱动电路，控制声音和光信号的输出。

4.电源与继电器：通过电池供电，并利用继电器控制报警器的开关。

三、电路实现步骤1.温度传感器的选择和连接：选择合适的模拟温度传感器，并将其连接到电路中。

2.温度阈值设定电路的设计：设计一个比较器电路，使得可调电位器所接收的电压与参考电压进行比较，从而实现温度阈值的设定。

3.报警器驱动电路的设计：通过音频放大器和发光二极管驱动电路，将报警信号转化为音响和光照信号。

4.继电器的选择和连接：选择合适的继电器，将其连接到电路中，通过控制继电器的开关，实现报警器的开关控制。

5.电路中其他元件的选用和连接：根据实际需要，选择合适的电容、电阻及其他元件，并将其连接到电路中。

6.电路的布局和调试：将电路中的元件逐一连接，并进行布局和调试，确保电路正常工作和性能可靠。

四、实验结果与总结在实际制作过程中，可以根据实际情况进行调整和优化，保证电路的工作稳定性和精度。

实验结果表明，该温度报警器设计具有较高的灵敏度和可调性，并可以准确地报警。

在设计与制作过程中，需要掌握模拟电子线路的相关知识，如模拟传感器的选用与连接、比较器电路的设计与调试、音频放大器和发光二极管驱动电路的设计等。

此外，还需要熟悉电子元件的选用与连接、电路布局及调试等基本技能。

该课程设计通过实际操作和实验结果的观察，提高了学生的电子设计能力和实际动手能力，使学生对模拟电子线路的设计与制作有了更深入的理解和实践经验。