國家開放大學《機電接口技術課程設計》任務書參考答案同學們請注意以下四題，任選一題即可。課題1水溫控制系統(tǒng)設計設計目的1.了解溫度傳感器件的功能，學會在實際電路中應用。2.進一步熟悉集成運算放大器的線性和非線性應用。二、設計任務和要求要求設計一個溫度控制器，其主要性能指標如下：（1）測溫和控溫范圍：室溫～80℃（實時控制）（2）控溫精度：1℃（3）控溫通道輸出為雙向晶閘管或繼電器，一組轉換節(jié)點為市電220V，10A。溫度控制器原理參考圖：三、設計報告要求（1）根據技術要求及設計室條件自選設計出原理電路圖，分析工作原理。（2）列出元器件清單。（3）整理設計數據。（4）在測試發(fā)現什么故障？應如何排除？（5）寫出設計的心得體會。參考答案：水溫控制系統(tǒng)設計書一、設計目的1.了解溫度傳感器?：熟悉溫度傳感器的功能及其在實際電路中的應用。2.集成運算放大器應用?：深化對集成運算放大器的線性和非線性應用的理解。二、設計任務與要求1.測溫和控溫范圍?：室溫至80℃（實時控制）。2.控溫精度?：1℃3.控溫通道輸出?：采用雙向晶閘管或繼電器，轉換節(jié)點為市電220V，10A。三、設計方案1.原理電路圖?：（1）溫度傳感器（如AD）將溫度轉換為電流信號。（2）電流信號通過運算放大器轉換為電壓信號。（3）比較器將實際溫度與設定溫度進行比較，控制雙向晶閘管或繼電器的開關狀態(tài)。2.工作原理?：（1）溫度傳感器感知水溫，轉換為電信號。（2）電信號經過放大和比較，控制輸出電路實現加熱或冷卻。四、元器件清單溫度傳感器（AD）集成運算放大器（如LM）比較器（如LM9）雙向晶閘管或繼電器電阻、電容等輔助元件五、設計數據整理溫度傳感器輸出特性曲線運算放大器放大倍數計算比較器閾值設定六、故障排查?故障現象?：溫度無法控制。?可能原因?：傳感器故障、運算放大器損壞、比較器設置錯誤。?解決方法?：檢查傳感器輸出、更換損壞元件、重新設定比較器閾值。七、心得體會通過本次設計，加深了對溫度傳感器和集成運算放大器的理解，提高了電路設計和調試能力。課題2多路數據巡回檢測與顯示電路設計一、設計目的1.了解系統(tǒng)的組成和工作原理。2.掌握各單元電路的設計和調整方法。3.提高綜合運用電路的能力。二、設計任務和要求設計并調試多路數據巡回檢測、顯示與報警電路，其原理框圖如下圖所示。圖中，3路模擬信號分別為溫度（t）、直流電壓（）與交流正弦電壓（）。各路模擬參數的控制要求如下：1.正常工作溫度：t＝27℃3℃，當t>30℃時，報警（發(fā)光顯示）；當t<24℃時，報警（發(fā)光顯示）；2.正常直流電壓：＝（1.5～3.5）V，當<1.5V時，報警（發(fā)光顯示）。3.交流正弦電壓：＝（1～2）Vf=1kHz，觀察D/A轉換后的電壓波形。4.采樣數據的巡回顯示。三、自學要求與思考題1.學習比較器與A/D、D/A轉換的工作原理。2.查閱資料，了解并熟悉設計所需各集成芯片的管腳功能及使用要求。3.根據設計任務要求，設計上圖所示總體原理電路。四、設計報告要求1.原理電路的設計，內容包括：溫度電壓的變換，放大與比較電路；直流電壓的欠壓比較電路；控制電路。A/D、D/A轉換電路等。2.總體原理電路圖。3.整理設計數據和記錄觀察到的波形，分析轉換誤差。4.設計與調試過程中遇到的問題及解決方法。五．建議使用的主要元器件LM339(或LM324)、LF398、CC4051（或CC4052）各1片AD590、ADC0804、DAC0808、74LS138、74LS74各1片電阻、電容、發(fā)光二極管若干。參考答案：多路數據巡回檢測與顯示電路設計書一、設計目的?1.了解系統(tǒng)組成?：熟悉多路數據巡回檢測與顯示系統(tǒng)的組成和工作原理。?2.掌握設計方法?：掌握各單元電路的設計和調整方法。?3.提高綜合能力?：提高綜合運用電路的能力。二、設計任務與要求?1.檢測參數?：溫度、直流電壓、交流正弦電壓。?2.報警條件?：溫度超出24℃至30℃范圍、直流電壓低于1.5V。3.顯示要求?：巡回顯示采樣數據。三、設計方案?1.原理電路圖?：（1）溫度傳感器（如AD）將溫度轉換為電流信號，再轉換為電壓信號。（2）直流電壓直接輸入比較器。（3）交流正弦電壓經過整流和濾波后輸入A/D轉換器。（4）巡回檢測由多路選擇器（如CC1）實現。（5）顯示由D/A轉換器和發(fā)光二極管組成。?2.工作原理?：（1）各路模擬信號經過處理后輸入比較器和A/D轉換器。（2）比較器輸出報警信號。（3）A/D轉換器將模擬信號轉換為數字信號，由微控制器巡回讀取并控制顯示。四、元器件清單溫度傳感器（AD）比較器（LM）A/D轉換器（ADC4）D/A轉換器（DAC8）多路選擇器（CC）發(fā)光二極管電阻、電容等輔助元件五、設計數據與波形分析（1）溫度、電壓轉換特性曲線。（2）A/D、D/A轉換誤差分析。（3）觀察到的波形記錄。六、問題與解決方法?問題?：A/D轉換精度不高。?解決方法?：優(yōu)化電路布局、選擇合適的元器件、校準A/D轉換器。七、心得體會通過本次設計，掌握了多路數據巡回檢測與顯示系統(tǒng)的設計和調試方法，提高了電路設計和綜合運用的能力。課題3多路防盜報警器設計一、設計任務設計制作一臺防盜報警器，適用于倉庫、住宅、機關辦公樓等地的防盜報警。二、設計要求（1）防盜數可根據需要任意擴展；（2）值班室可監(jiān)視多處安全情況，一旦出現偷盜，用指示燈顯示報警地點，并發(fā)出音響；設置不間斷電源，當電網停電時，備用直流電源自動轉換供電。三、設計要點（1）報警控制電路可采用三極管、運算放大電路、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器或者邏輯門等元件；（2）報警器的原理可參考圖下所示的方框圖；（3）指示燈可采用發(fā)光二極管LED顯示，按設置地點進行編號；報警音響可采用NE555組成振蕩電路來實現。四、設計內容（1）寫設計實踐總結報告，實踐總結報告要求有電路圖、原理說明、電路所需元件清單、電路參數計算、元件選擇、測試結果分析等。參考答案：多路防盜報警器設計書一、設計任務設計制作一臺適用于倉庫、住宅、機關辦公樓等地的防盜報警器。二、設計要求?1.防盜數可擴展?：根據實際需要增加防盜點。?2.監(jiān)視與報警?：值班室可監(jiān)視多處安全情況，出現偷盜時指示燈顯示報警地點并發(fā)出音響。?3.不間斷電源?：電網停電時，備用直流電源自動轉換供電。三、設計方案?1.原理方框圖?：（1）傳感器網絡：多個傳感器分布在需要監(jiān)控的區(qū)域。（2）控制電路：接收傳感器信號，控制指示燈和音響報警。（3）電源模塊：提供穩(wěn)定電源，包括主電源和備用直流電源。?2.工作原理?：（1）傳感器檢測到異常情況時，發(fā)送信號至控制電路。（2）控制電路根據信號判斷報警地點，并控制指示燈和音響報警。（3）電源模塊確保系統(tǒng)在任何情況下都能正常工作。四、電路圖與元件清單?電路圖?：包括傳感器電路、控制電路、電源模塊等。?元件清單?：三極管、運算放大器、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、邏輯門、發(fā)光二極管、NE振蕩器等。五、測試與分析?測試結果?：記錄各傳感器的響應時間、報警準確性等。?問題分析?：對測試中出現的問題進行分析，并提出改進措施。六、心得體會通過本次設計，掌握了多路防盜報警器的設計和調試方法，提高了電路設計和綜合運用的能力。同時，也深刻體會到了系統(tǒng)設計的重要性和復雜性。課題4直流穩(wěn)壓電源設計一、設計任務設計一直流穩(wěn)壓電源二、指標要求1.輸出電壓V0=9～15V（有載）2.負載電流I0=500mA3.輸出電阻R0<0.54.紋波電壓三、給定條件1.電壓，次級有中心抽頭變壓器一個，次級兩繞組的交流電壓2×15V。2.三端穩(wěn)壓器用LM317，電位器用1K。四、設計提示1.方框圖及電路選擇

2.電路圖可參考《機電接口技術》3.單元電路元件計算包括以下內容：（1）變壓器選用及變壓器次級電壓的選擇（2）整流電路計算及二極管的選用（3）濾波電路計算LM317輔助元件計算五、設計內容（1）寫設計實踐總結報告，實踐總結報告要求有電路圖、原理說明、電路所需元件清單、電路參數計算、元件選擇、測試結果分析等。參考答案：直流穩(wěn)壓電源設計書一、設計任務設計一直流穩(wěn)壓電源，滿足輸出電壓V=9～15V，負載電流I0=500mA，輸出電阻R0<0.5Ω，紋波電壓符合要求。二、指標要求?1.輸出電壓?：9～15V（有載）。?2.負載電流?：I0=500mA。?3.輸出電阻?：R0<0.5Ω。?4.紋波電壓?：符合要求。三、設計方案?1.方框圖與電路選擇?：（1）輸入變壓器：次級有中心抽頭，提供交流電壓。（2）整流電路：采用橋式整流。（3）濾波電路：采用大電容濾波。（4）穩(wěn)壓電路：采用LM7三端穩(wěn)壓器。?2.工作原理?：（1）輸入變壓器將交流電壓轉換為所需電壓。（2）整流電路將交流電壓轉換為直流電壓。（3）濾波電路平滑直流電壓。（4）穩(wěn)壓電路提供穩(wěn)定的輸出電壓。四、電路圖與元件計算?電路圖?：包括變壓器、整流電路、濾波電路