超温报警器电路的设计.doc

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1、实践设计报告（电子工程实践）学院：电气工程与自动化学院题目：超温报警控制电路的设计专业班级：自动化131班学号：2420132905学生姓名：吴亚敏指导老师：曾璐2015年1月30日14目录一、摘要3二、题目及其要求3三、工作原理说明3四、设计过程及其说明34.1电源电路34.2比较器电路34.3频率发生器电路34.4数码管译码与显示电路3五、元件组装与焊接3六、调试及其结果3七、心得与体会314一、摘要本次设计主要运用基本的模拟电子技术基础和传感器原理的知识，从基本的元器件出发，设计超温报警电路。该电

2、路分为四个模块：电源模块、比较器控制模块、频率发生器模块、数码管译码及显示模块。四个模块组成一个整体，实现超温报警并自动切断数码管译码及显示电路电源的功能。该电路实际上模仿了现实生活中电子设备的自我保护机制。关键词：超温报警，自动控制。二、题目及其要求在现实生活中有一种工程技术，即带有自动温度补偿的设备，在规定温度内正常工作。但是为了设备安全，需要设定工作的上限温度，万一温控补偿失效，设备温度一旦超出上限温度时，便立即切断电源并报警。待设备修复之后，再投入使用。为了在短时间内模拟上述过程，将题目适当修改

3、，即用数码管显示电路代替工作件，当其接通市电后，数显电路会循环显示0-1-2-4-8-0-8-4-2-1。用电烙铁代替发热件，当电烙铁靠近热敏元件约几秒钟后温度超过了上限温度，首先切断发热件电源，1秒钟后自动切断数显工作电源，数显电路停止工作，并不断发出di-di的报警声。当温度下降低于上限温度时，电路又正常工作。14三、工作原理说明电源模块中的桥式整流电路将15V的交流电转变为直流电，而电源稳压芯片LM7809将直流电稳定在9V以便供其它模块使用。比较器控制电路既是对工作环境温度的检测电路，也是数码管

4、译码及显示电路的控制电路。当环境温度超出设定的上限温度时，热敏电阻阻值的变化将引起电压比较器LM324输入端电压的变化，与电压比较器另一端形成电压差，使输出端电平反转，驱动电磁继电器工作，从而切断数码管译码及显示电路的电源并接通蜂鸣器使之报警。频率发生器电路通过调节产生频率为1Hz的方波。在环境温度没有超过上限温度时，驱动芯片CD4017工作；在环境温度超过上限温度时，驱动蜂鸣器工作。十进制计数器CD4017在时钟脉冲驱动下，输出端Q0~~~Q9循环输出高电平，时间间隔为1秒。继而七段码译码器CD451

5、1驱动共阴极数码管显示0-1-2-4-8-0-8-4-2-1。14三、设计过程及其说明4.1电源电路桥式整流器利用四个二极管，两两对接。输入正弦波的正半部分是两只管导通，得到正的输出；输入正弦波的负半部分时，另两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。如图4.1.1。图4.1.1经电容的滤波作用，得到波动幅度更小的纹波电压，电容的容量越大，纹波越趋近于直线。故在此选用1000uF的电容。14图4.1.2LM7809能将12V~~~35V范围内的输入电压稳定在9V左右输出。9V即

6、是我们所需电压值。D2的接入主要起指示作用，R4为D2的限流电阻。4.2比较器电路电压比较器的功能：比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系)：当”+”输入端电压高于”－”输入端时，电压比较器输出为高电平；当”+”输入端电压低于”－”输入端时，电压比较器输出为低电平；可工作在线性工作区和非线性工作区。在常温下，调节R10使“-”输入端的电势略低于“+”输入端。正温度系数热敏电阻Rt14的阻值随温度的升高而降低。热敏电阻Rt阻值的降低会导致“+”输入端的电势降低。当”+”输入

7、端电压低于”－”输入端时，电压比较器输出为低电平，会驱动电磁继电器K1A工作。4.3频率发生器电路如下图所示，电阻R1、R2和电容C1构成定时电路。定时电容C1上的电压UC作为高触发端TH（6脚）和低触发端TL（2脚）的外触发电压。放电端D（7脚）接在R1和R2之间。电压控制端K（5脚）不外接控制电压而接入高频干扰旁路电容C2（0.01uF）。直接复位端R（4脚）接高电平，使NE555处于非复位状态。14多谐振荡器的放电时间常数分别为：tPH≈0.693×（R1+R2）×C1，tPL≈0.693×R2×

8、C1振荡周期T和振荡频率f分别为：T=tPH+tPL≈0.693×（R1+2R2）×C1f=1/T≈1/[0.693×（R1+2R2）×C1]4.4数码管译码与显示电路CD4017是5位Johnson计数器，具有10个译码输出端，CP、CR、INH输入端。时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。INH为低电平时，计数器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。CR为高电平时，计数器清零。Johnson计数器