电工电子课程设计.doc

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1、前言此设计为有害气体检测智能系统，包含气体检测，声光报警以及自动抽排三部分。当有害气体超过安全标准时，系统将自动触发声光报警系统，进行报警，并触发自动抽排系统。气体抽排完毕，系统又恢复到检测状态。设计要求综合运用所学电子电路的知识，是模拟电子技术和数字电子技术的综合运用，需要灵活运用所学知识，根据设计要求，来达到目的，分析原理、参数计算、元器件选用。此系统以气敏传感器为核心，通过其检测空气中有害气体浓度来驱动电路。用555定时器组成的多谐振荡器来驱动报警电路。目录1有害气体检测电路41.1意义与设计要求41.1.1意义41.1.2设计要求41.2

2、设计总体方案41.2.1设计思路41.2.2设计方框图51.2.3电路原理图61.2.4PCB制图71.3设计原理分析81.3.1整理稳压电路分析81.3.1.1整流稳压电路图如下81.3.1.2工作原理分析91.3.2检测电路原理分析91.3.2.1检测电路原理91.3.2.2工作原理分析101.3.3报警电路111.3.3.1报警电路原理图111.3.3.2报警电路原理分析121.3.5仿真电路图141.4小结与体会151.5附表一：有害气体检测电路使用元器件162机器人行走电路设计182.1意义与要求182.1.1意义182．1.2设计要求

3、182.2设计总体方案182.2.1设计思路182.2.2总体方框图192.2.3整体原理192.2.3.1运用proteus软件绘制原理图192.2.3.2PCB图212.3原理分析222.3.1多谐振荡器原理分析222.3.1.1多谐振荡器原理图222.3.1.2工作原理232.3.2计时器电路原理232.3.2.1计时器电路原理图232.3.2.2计时器电路原理分析242.3.3.1JK触发器电路原理图（图2-8）272.3.3.2原理说明272.3.4.1电动机原理图（图2-9）282.3.4.2电动机工作原理分析282.4整体工作原理说

4、明292.5小结和体会292.6附表二机器人行走所用元器件311有害气体检测电路1.1意义与设计要求1.1.1意义联系实际与所学知识，设计次有害气体监测系统。将此装置安放在家中或公共场所，当有害气体泄漏时，可以及时检测并抽排，保障人的生命安全。1.1.2设计要求当检测到有害气体意外排放超标时，发出警笛报警声和灯光间歇闪烁的光报警提示，同时自行启动抽排系统，以保障人们的生命财产安全。抽排完毕后，系统自动回到实时检测状态。1.2设计总体方案1.2.1设计思路通过稳压电路将交流电转换成直流5v电源，直流电源向气敏传感器供电。气敏传感器通过检测空气气体浓

5、度来控制输出电压，当输出为高电压时，换气扇以及由555定时器组成的多谐振荡器工作。多谢振荡器输出的脉冲波驱动发光二极管闪烁和扬声器报警。1.2.2设计方框图整流稳压电路检测电路抽排报警放大器多谐振荡器图1-1有害气体检测电路方框图1.2.3电路原理图运用proteus软件绘制如图1-2所示电路图图1-21.2.4PCB制图运用proteus软件制作PCB图（图1-3）图1-31.3设计原理分析1.3.1整理稳压电路分析1.3.1.1整流稳压电路图如下（图1-4）图1-41.3.1.2工作原理分析考虑到此系统的现实工作条件，即使用交流电源，遂加一个

6、整流稳压电路，使其输出直流电源。220v交流电源接一个整流桥和一个由电容构成的滤波电路，然后再通过稳压管使其输出5v直流电压。供系统工作。1.3.2检测电路原理分析1.3.2.1检测电路原理图1-51.3.2.2工作原理分析本系统使用QM-N5气敏传感器检测有害气体。气敏传感器是一种基于声表面波器件波速和频率随外界环境的变化而发生漂移的原理制作而成的一种新型的传感器。工作原理：声表面波器件之波速和频率会随外界环境的变化而发生漂移。气敏传感器就是利用这种性能在压电晶体表面涂覆一层选择性吸附某气体的气敏薄膜，当该气敏薄膜与待测气体相互作用（化学作用或

7、生物作用，或者是物理吸附），使得气敏薄膜的膜层质量和导电率发生变化时，引起压电晶体的声表面波频率发生漂移；气体浓度不同，膜层质量和导电率变化程度亦不同，即引起声表面波频率的变化也不同。通过测量声表面波频率的变化就可以准确的反应气体浓度的变化QM-N5型元件是以金属氧化物的N型半导体气体元件，当原件接触还原性气体时，当有害气其导电率随气体浓度的升高而迅速增加。体浓度超过安全值时，传感器两端电阻下降，近似导通，使是电容c2充电，当电容电压达到一定值时，三极管导通，集电极输出低电平。当没有检测到有害气体时，三极管截止，集电极输出高电平。1.3.3报警电

8、路1.3.3.1报警电路原理图（图1-6）图1-61.3.3.2报警电路原理分析报警电路的核心是由555定时器构成的多谐振荡器。多谐振荡