超溫報(bào)警器電路的設(shè)計(jì).doc

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1、實(shí)踐設(shè)計(jì)報(bào)告（電子工程實(shí)踐）學(xué)院：電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院題目：超溫報(bào)警控制電路的設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)班級(jí)：自動(dòng)化131班學(xué)號(hào)：2420132905學(xué)生姓名：吳亞敏指導(dǎo)老師：曾璐2015年1月30日14目錄一、摘要3二、題目及其要求3三、工作原理說(shuō)明3四、設(shè)計(jì)過(guò)程及其說(shuō)明34.1電源電路34.2比較器電路34.3頻率發(fā)生器電路34.4數(shù)碼管譯碼與顯示電路3五、元件組裝與焊接3六、調(diào)試及其結(jié)果3七、心得與體會(huì)314一、摘要本次設(shè)計(jì)主要運(yùn)用基本的模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)和傳感器原理的知識(shí)，從基本的元器件出發(fā)，設(shè)計(jì)超溫報(bào)警電路。該電

2、路分為四個(gè)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(gè)模塊組成一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)超溫報(bào)警并自動(dòng)切斷數(shù)碼管譯碼及顯示電路電源的功能。該電路實(shí)際上模仿了現(xiàn)實(shí)生活中電子設(shè)備的自我保護(hù)機(jī)制。關(guān)鍵詞：超溫報(bào)警，自動(dòng)控制。二、題目及其要求在現(xiàn)實(shí)生活中有一種工程技術(shù)，即帶有自動(dòng)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(wàn)一溫控補(bǔ)償失效，設(shè)備溫度一旦超出上限溫度時(shí)，便立即切斷電源并報(bào)警。待設(shè)備修復(fù)之后，再投入使用。為了在短時(shí)間內(nèi)模擬上述過(guò)程，將題目適當(dāng)修改

3、，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(huì)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(guò)了上限溫度，首先切斷發(fā)熱件電源，1秒鐘后自動(dòng)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(bào)警聲。當(dāng)溫度下降低于上限溫度時(shí)，電路又正常工作。14三、工作原理說(shuō)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(duì)工作環(huán)境溫度的檢測(cè)電路，也是數(shù)碼管

4、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(shí)，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(dòng)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(bào)警。頻率發(fā)生器電路通過(guò)調(diào)節(jié)產(chǎn)生頻率為1Hz的方波。在環(huán)境溫度沒(méi)有超過(guò)上限溫度時(shí)，驅(qū)動(dòng)芯片CD4017工作；在環(huán)境溫度超過(guò)上限溫度時(shí)，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器工作。十進(jìn)制計(jì)數(shù)器CD4017在時(shí)鐘脈沖驅(qū)動(dòng)下，輸出端Q0~~~Q9循環(huán)輸出高電平，時(shí)間間隔為1秒。繼而七段碼譯碼器CD451

5、1驅(qū)動(dòng)共陰極數(shù)碼管顯示0-1-2-4-8-0-8-4-2-1。14三、設(shè)計(jì)過(guò)程及其說(shuō)明4.1電源電路橋式整流器利用四個(gè)二極管，兩兩對(duì)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(shí)，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。圖4.1.1經(jīng)電容的濾波作用，得到波動(dòng)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。14圖4.1.2LM7809能將12V~~~35V范圍內(nèi)的輸入電壓穩(wěn)定在9V左右輸出。9V即

6、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(gè)電壓的大小(用輸出電壓的高或低電平，表示兩個(gè)輸入電壓的大小關(guān)系)：當(dāng)”+”輸入端電壓高于”－”輸入端時(shí)，電壓比較器輸出為高電平；當(dāng)”+”輸入端電壓低于”－”輸入端時(shí)，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(shì)略低于“+”輸入端。正溫度系數(shù)熱敏電阻Rt14的阻值隨溫度的升高而降低。熱敏電阻Rt阻值的降低會(huì)導(dǎo)致“+”輸入端的電勢(shì)降低。當(dāng)”+”輸入

7、端電壓低于”－”輸入端時(shí)，電壓比較器輸出為低電平，會(huì)驅(qū)動(dòng)電磁繼電器K1A工作。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(shí)電路。定時(shí)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（0.01uF）。直接復(fù)位端R（4腳）接高電平，使NE555處于非復(fù)位狀態(tài)。14多諧振蕩器的放電時(shí)間常數(shù)分別為：tPH≈0.693×（R1+R2）×C1，tPL≈0.693×R2×

8、C1振蕩周期T和振蕩頻率f分別為：T=tPH+tPL≈0.693×（R1+2R2）×C1f=1/T≈1/[0.693×（R1+2R2）×C1]4.4數(shù)碼管譯碼與顯示電路CD4017是5位Johnson計(jì)數(shù)器，具有10個(gè)譯碼輸出端，CP、CR、INH輸入端。時(shí)鐘輸入端的斯密特觸發(fā)器具有脈沖整形功能，對(duì)輸入時(shí)鐘脈沖上升和下降時(shí)間無(wú)限制。INH為低電平時(shí)，計(jì)數(shù)器在時(shí)鐘上升沿計(jì)數(shù)；反之，計(jì)數(shù)功能無(wú)效。CR為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器清零。Johnson計(jì)數(shù)器