超溫報警器電路的設(shè)計

1、實踐設(shè)計報告（電子工程實踐）學(xué)院：電氣工程與自動化學(xué)院題目：超溫報警控制電路的設(shè)計專業(yè)班級：自動化131班學(xué)號：2420132905學(xué)生姓名：吳亞敏指導(dǎo)老師：曾璐2015年1月30日遼 上TOC o 1-5 h z一、摘要3 HYPERLINK l bookmark4 二、題目及其要求3 HYPERLINK l bookmark6 三、工作原理說明4 HYPERLINK l bookmark8 四、設(shè)計過程及其說明5 HYPERLINK l bookmark10 4.1電源電路5 HYPERLINK l bookmark12 4.2比較器電路6 HYPERLINK l bookmark14 4

2、.3頻率發(fā)生器電路7 HYPERLINK l bookmark16 4.4數(shù)碼管譯碼與顯示電路8 HYPERLINK l bookmark18 五、元件組裝與焊接9 HYPERLINK l bookmark20 六、調(diào)試及其結(jié)果13 HYPERLINK l bookmark22 七、心得與體會14亠、摘要本次設(shè)計主要運用基本的模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)和傳感器原理的知識，從基本的元器件出發(fā)，設(shè)計超溫報警電路。該電路分為四個模塊：電源模塊、比較器控制模塊、頻率發(fā)生器模塊、數(shù)碼管譯碼及顯示模塊。四個模塊組成一個整體，實現(xiàn)超溫報警并自動切斷數(shù)碼管譯碼及顯示電路電源的功能。該電路實際上模仿了現(xiàn)實生活中電子設(shè)備的

3、自我保護(hù)機(jī)制。關(guān)鍵詞：超溫報警，自動控制。二、題目及其要求在現(xiàn)實生活中有一種工程技術(shù)，即帶有自動溫度補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備，在規(guī)定溫度內(nèi)正常工作。但是為了設(shè)備安全，需要設(shè)定工作的上限溫度，萬一溫控補(bǔ)償失效，設(shè)備溫度一旦超出上限溫度時，便立即切斷電源并報警。待設(shè)備修復(fù)之后，再投入使用。為了在短時間內(nèi)模擬上述過程，將題目適當(dāng)修改，即用數(shù)碼管顯示電路代替工作件，當(dāng)其接通市電后，數(shù)顯電路會循環(huán)顯示0-1-2-4-8-0-8-4-2-1。用電烙鐵代替發(fā)熱件，當(dāng)電烙鐵靠近熱敏元件約幾秒鐘后溫度超過了上限溫度，首先切斷發(fā)熱件電源，1秒鐘后自動切斷數(shù)顯工作電源，數(shù)顯電路停止工作，并不斷發(fā)出di-di的報警聲。當(dāng)溫度下降低

4、于上限溫度時，電路又正常工 三、工作原理說明電源模塊中的橋式整流電路將15V的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，而電源穩(wěn)壓芯片LM7809將直流電穩(wěn)定在9V以便供其它模塊使用。比較器控制電路既是對工作環(huán)境溫度的檢測電路，也是數(shù)碼管譯碼及顯示電路的控制電路。當(dāng)環(huán)境溫度超出設(shè)定的上限溫度時，熱敏電阻阻值的變化將引起電壓比較器LM324輸入端電壓的變化，與電壓比較器另一端形成電壓差，使輸出端電平反轉(zhuǎn)，驅(qū)動電磁繼電器工作，從而切斷數(shù)碼管譯碼及顯示電路的電源并接通蜂鳴器使之報警。頻率發(fā)生器電路通過調(diào)節(jié)產(chǎn)生頻率為1Hz的方波。在環(huán)境溫度沒有超過上限溫度時，驅(qū)動芯片CD4017工作；在環(huán)境溫度超過上限溫度時，驅(qū)動蜂鳴器工

5、作。十進(jìn)制計數(shù)器CD4017在時鐘脈沖驅(qū)動下，輸出端Q0Q9循環(huán)輸出高電平，時間間隔為1秒。繼而七段碼譯碼器CD4511驅(qū)動共陰極數(shù)碼管顯示0-1-2-4-8-0-8-4-2-1。四、設(shè)計過程及其說明4.1電源電路橋式整流器利用四個二極管，兩兩對接。輸入正弦波的正半部分是兩只管導(dǎo)通，得到正的輸出；輸入正弦波的負(fù)半部分時，另兩只管導(dǎo)通，由于這兩只管是反接的，所以輸出還是得到正弦波的正半部分。如圖4.1.1。W圖4.1.1經(jīng)電容的濾波作用，得到波動幅度更小的紋波電壓，電容的容量越大，紋波越趨近于直線。故在此選用1000uF的電容。5十OO-。圖4.1.2LM7809能將12V35V范圍內(nèi)的輸入電壓

6、穩(wěn)定在9V左右輸出。9V即是我們所需電壓值。D2的接入主要起指示作用，R4為D2的限流電阻。4.2比較器電路電壓比較器的功能：比較兩個電壓的大?。ㄓ幂敵鲭妷旱母呋虻碗娖?，表示兩個輸入電壓的大小關(guān)系）：當(dāng)”+”輸入端電壓高于”一”輸入端時，電壓比較器輸出為高電平；當(dāng)”+”輸入端電壓低于”一”輸入端時，電壓比較器輸出為低電平；可工作在線性工作區(qū)和非線性工作區(qū)。在常溫下，調(diào)節(jié)R10使“-”輸入端的電勢略低于“+”輸入端。正溫度系數(shù)熱敏電阻Rt的阻值隨溫度的升高而降低。熱敏電阻Rt阻值的降低會導(dǎo)致“+”輸入端的電勢降低。當(dāng)”+”輸入端電壓低于”輸入端時，電壓比較器輸出為低電平，會驅(qū)動電磁繼電器K1A工

7、作。4.3頻率發(fā)生器電路如下圖所示，電阻R1、R2和電容C1構(gòu)成定時電路。定時電容C1上的電壓UC作為高觸發(fā)端TH（6腳）和低觸發(fā)端TL（2腳）的外觸發(fā)電壓。放電端D（7腳）接在R1和R2之間。電壓控制端K（5腳）不外接控制電壓而接入高頻干擾旁路電容C2（O.OluF）。直接復(fù)位端R（4腳）接高電平，使NE555處于非復(fù)位狀態(tài)。 #多諧振蕩器的放電時間常數(shù)分別為：tPH0.693XR1+R2XC1,tPL0.693XR2XC1振蕩周期T和振蕩頻率f分別為：T=tPH+tPL0.693XR1+2R2XC1f=1/T1/0.693XR1+2R2XC14.4數(shù)碼管譯碼與顯示電路CD4017是5位Jo

8、hnson計數(shù)器，具有10個譯碼輸出端，CPCRINH輸入端。時鐘輸入端的斯密特觸發(fā)器具有脈沖整形功能，對輸入時鐘脈沖上升和下降時間無限制。INH為低電平時，計數(shù)器在時鐘上升沿計數(shù)；反之，計數(shù)功能無效。CR為高電平時，計數(shù)器清零。Johnson計數(shù)器，提供了快速操作、2輸入譯碼選通和無毛刺譯碼輸出。防鎖選通，保證了正確的計數(shù)順序。譯碼輸出一般為低電平，只有在對應(yīng)時鐘周期內(nèi)保持高電平。在每10個時鐘輸入周期CO信號完成一次進(jìn)位，并用作多級計數(shù)鏈的下級脈動時鐘。CD4511是一片CMOSBC鎖存/7段譯碼/驅(qū)動器。具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動功能的CMOSfe路能提供較大的拉電流

9、，可直接驅(qū)動共陰極數(shù)碼管工作。利用芯片CD4017CD4511的特性，加以附加電路的改造，可驅(qū)動單位數(shù)碼管循環(huán)顯示0-1-2-4-8-0-8-4-2-1。五、元件組裝與焊接領(lǐng)取元器件，如下表所示:元件清單名稱型號數(shù)量備注變壓器220V/15V0r實驗室提供電阻1K92K25K05.1K310K522K1100K1電容0.01uF20.1uF110uF2100uF1220uF1470uF11000uF/25V1熱敏電阻0二極管IN40074IN414811發(fā)光二極管紅色3可調(diào)電阻5K210K1繼電器JZC-23F2使用后需回收電源穩(wěn)壓芯片LM78091共陰極數(shù)碼管一位1使用后需回收運放LM324

10、1使用后需回收集成電路（DIP）CD40171P使用后需回收CD45111使用后需回收NE555N1P使用后需回收蜂鳴器1使用后需回收三極管90131單排排插2排雙排排插0.5排圓孔排插2排板子1塊焊錫0實驗室提供因為所領(lǐng)芯片LM324CD4017CD4511NE555N以及數(shù)碼管的引腳與原理圖并不相同，所以在焊接之前，必須了解各芯片引腳的順序及功能。以下是上網(wǎng)獲取的各芯片的實物圖及其引腳功能介紹:輸入1管腳連接圖goredf8obd|111(I116115141312n109CD4511234首67B111丨IA1A2CT51LEA3A4GND數(shù)字。CD4511的引腳介紹:其功能介紹如下：B

11、I:4腳是消隱輸入控制端，當(dāng)BI=O時，不管其它輸入端狀態(tài)如何，七段數(shù)碼管均處于熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示LT:3腳是測試輸入端，當(dāng)BI=1，LT=O時，譯碼輸出全為1,不管輸入DCBA狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮，顯示“8”。它主要用來檢測數(shù)碼管是否損壞。LE:鎖定控制端，當(dāng)LE=O時，允許譯碼輸出。LE=1時譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在LE=O時的數(shù)值。A1、A2、A3A4為8421BCD碼輸入端。a、b、c、d、e、f、g：為譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。元件組裝及焊接結(jié)果圖:六、調(diào)試及其結(jié)果按照電路圖連接好電路后，接通電源，蜂鳴器不能正常發(fā)聲。調(diào)節(jié)R8,用萬能表測量U1A的電壓，使

12、U1A的輸出電壓為2.5V,調(diào)節(jié)R9,使U1B的輸出電壓在0+5V之內(nèi)，避免電壓過高燒壞555定時器。然后再調(diào)節(jié)R9,使R9的阻值從0開始逐漸增大，觀察蜂鳴器的狀態(tài)，在調(diào)節(jié)R9的過程中，發(fā)現(xiàn)蜂鳴器總是不響，因此只好檢查電路是否連接正確。無奈之下，只好請同學(xué)。同學(xué)也認(rèn)為電路沒有問題，于是用萬用表測了一下蜂鳴器兩端的電壓，其電壓為4.7V，調(diào)節(jié)R9時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)R9的阻值超過特定的值以后，蜂鳴器就能發(fā)聲，當(dāng)減小R9的阻值低于該特定值時，蜂鳴器停止發(fā)聲。這種現(xiàn)象表明該電路能實現(xiàn)預(yù)期的效果，電路一切正常。七、心得與體會通過本次的課程設(shè)計，我最大的收獲就是提高了自身的動手能力，培養(yǎng)了我的尋求解決問題的能力和團(tuán)隊精神也增強(qiáng)了我其它方面的能力。在設(shè)計中，我充分應(yīng)用我們所學(xué)的知識，例如：集成電路、三極管、二極管、定時器555等元件的應(yīng)用。這次實踐使我受益匪淺，在摸索該如何設(shè)計