温度超限报警器报告

1 课程设计报告姓 名：学 号：专业班级：、2 目录一、设计方案及思路 . 1.1 设计目的任务 . 1.2 设计方案比较 . 二、系统总体框图 . 三、电路的组成及参数选择 . 2.1 直流稳压电源 . 2.2 滞回比较器 . 2.3 声光报警电路 . 2.4 复位电路 . 2.5 计数译码显示电路 . 四、实验步骤 . 5.1 装调步骤与方法 . 5.2 出现故障及处理 . 五、心得与体会 六、附录 . 3 一、设计方案及思路1、设计目的任务设计目的（ 1）巩固所学的相关理论知识；（ 2）实践所掌握的电子制作技能；（ 3）会运用 protel 工具设计电路原理图、画原件图、设计电路版图、画原件封装图；（ 4）通过查阅手册和文献资料 , 熟悉常用电子器件的类型和特性 , 并掌握合理选用元器件的原则；（ 5）学会 pcb 打印、曝光、腐蚀电路板、钻孔、焊接电路原件；（ 6）掌握模拟电路的安装、测量与调试的基本技能 , 熟悉电子仪器的正确使用方法 , 能力分析实验中出现的正常或不正常现象 ( 或数据 )独立解决调试中所发生的问题；（ 7）学会撰写课程设计报告；（ 8）培养实事求是 , 严谨的工作态度和严肃的工作作风；（ 9）完成一个实际的电子产品；进一步提高分析问题、解决问题的能力。设计任务(1) 设计温度超限测量电路，当所测的温度超过 40 度时，输出报警信号（蜂鸣器响）；(2) 累计温度超限次数，并在两位数码管上显示；4 (3) 可以手动方式将数码管上的显示值清零；(4) 采用集成运算放大电路、中小规模集成芯片（ 74 系列、 4000 系列）进行设计；(5) 设计电路所需的稳压电源。(6)2、设计方案比较方案 1: 本方案中使用 NTC热敏电阻作为温度传感器，用 CD4518芯片对温度超限次数进行计数，然后通过 CD4511译码显示。 CD4518是一个同步加法计数器，在一个封装中含有两个可互换二 / 十进制计数器，一个芯片可以分别作为十位和个位的计数。 另外驱动电路采用 8050 NPN三极管驱动。方案 2: 方案 2 与方案 1 不同的是， 方案 2 中省去了 CD4511和 CD4518，直接采用 CD4026芯片，该芯片包含了计数和译码的功能，而驱动电路直接采用电压跟随器，这样相比方案 1 来说，电路变得更加简单，直接用 LM358就可以完成比较与驱动功能，这次课程设计也是基于方案 2 来实现的。5 二、系统总体框图图 1 系统框图三、电路的组成2.1 直流稳压电源图 2 稳压电源稳定直流源设计的一般思路是让输入电压先通过电压变压器，再通过整流网络，然后经过滤波网络最后经过稳压网络。方案 2. 以全波整流电路作为整流网络，以极性电容作为滤波网络，采用固定式三端集成稳压电路 7805 设计制作连续可调的直流稳压电源。 20V（幅值 311V） 50Hz市电经变压器 220:12 输出两组独立的 12V交流，经桥堆整流、大电容滤波后分别经过集成稳压块LM7805C作用得到 5V的直流输出。6 稳压电源一般由变压器、整流器和稳压器三大部分组成图 3 7805 图 4 直流电源系统方框图电源变压器：将电网提供的 220V 交流电压转换为各种电路设备所需的交流电压。2.2 滞回比较器绝大多数比较器中都设计带有滞回电路 , 通常滞回电压为 5mV 到10mV。内部滞回电路可以避免由于输入端的寄生反馈所造成的比较器输出振荡。但是内部滞回电路虽然可以使比较器免于自激振荡 , 却很容易被外部振幅较大的噪声淹没。这种情况下需要增加外部滞回 , 以提高系统的抗干扰性能。图 5 滞回比较器7 2.3 声光报警电路图 6 声光报警电压跟随器具有输入阻抗高、 输出阻抗低特点， 可以极端一点去理解，当输入阻抗很高时，就相当于对前级电路开路；当输出阻抗很低时，对后级电路就相当于一个恒压源，即输出电压不受后级电路阻抗影响。一个对前级电压跟随器的输入阻抗高、输出阻抗低特点，可以极端一点去理解，当输入阻抗很高时，就相当于对前级电路开路；当输出阻抗很低时， 对后级电路就相当于一个恒压源， 即输出电压不受后级电路阻抗影响。 一个对前级电路相当于开路， 输出电压又不受后级阻抗影响的电路当然具备隔离作用， 即使前、 后级电路之间互不影响，为应用高品质的电容提供了前提保证。 在这里， 电压跟随器的作用正好达到应用， 把报警电路置于电压跟随器后， 可以切断蜂鸣器的反电动势对前级的干扰作用。8 2.4 复位电路图 7 复位电路只要在 CLR复位输入引脚上接一电容至 Vcc 端， 下接一个电阻到地即可。 上电复位的工作过程是在加电时， 复位电路通过电容加 CLR端一个短暂的高电平信号， 此高电平信号随着 Vcc 对电容的充电过程而逐渐回落， 即 CLR端的高电平持续时间取决于电容的充电时间。 为了保证系统能够可靠地复位， CLR端的高电平信号必须维持足够长的时间。2.5 计数译码显示电路图 8 计数译码显示电路9 CD4026是一款同时兼备十进制计数和七段译码两大功能的芯片，通常在 CP脉冲的作用下为共阴极七段 LED数码管显示提供输入信号。在一些无需预置数的电子产品中得到了广泛的应用，节约了开发成本。由于 CD4026输出端信号具有规律可循，经合理反馈后获得进位脉冲信号和本位清零信号，即可实现数字钟计时功能。CD4026同时具有显示译码功能，可将计数器的十进制计数转换为驱动数码管显示的七位显示码，省去了专门的显示译码器。 CD4026的输出 abcdefg 直接与 LED数码管连接。CD4026的 CR为异步清零端， CR=1时立即使计数器清零。图 9 CD4026 显示部分由两个共阴八段数码管组成，图 10 数码管10 四、实验步骤1 、装调的步骤本次设计共分四个模块，有直流电源电路，比较器电路，声光报警电路以及译码计数译码显示。 我们先做了电源， 经过安装调试后， 接好了电源， 用万用表测量从 LM7805输出的电压值约为 5V,这样直流电源就完成了，然后是比较器电路，选用的是 LM358，通过改变滑动变阻器阻值， 对热敏电阻进行加热， 看到发光二极管亮，并且听到蜂鸣报警，显示计数，这样证明电路连线部分正确了！2、出现故障及处理（ 1）在连接直流电源时，整流电桥的正负方向出现错误，导致电路接入 220V 50Hz 的电源时 LM7805总是发烫，还有 LM7805是 2 端口接地 1 端口接输入 3 端口接输出，最后更改 LM705的正负方向后电路的输出才正常了。（ 2）温度变化时，计数异常，于是在 CD4026输入脉冲前面加了一个 1UF的滤波电容， 以及把滞回电路中的反馈电阻换成 2M后，电路计数正常。3. 数据记录温度 / ℃ 比较器 2脚 电 压( 电 位 器端 ) 比较器 3脚 电 压( 热 敏 电阻端 ) 蜂鸣器30℃ 5.031V -0.756V 响11 40℃ -0.754V -0.756V 不响50℃ -0.754V 5.083V 不响六、心得和体会电子技术综合课程设计是基于数模电的课程设计，是学习电子技术的一个重要环节。本次课程设计加深了我们对所学理论知识的理解，并能将其熟练应用，做到理论与实际相结合。设计的过程中遇到过挫折和困难，当我们发现电路连接完却不能正常运行时大家都很沮丧，但我们又立刻振作起来，与别组同学进行了探讨。课程设计时很累，但生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。实习中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。通过这次实验我们学到了许多知识，深深体会到设计多路涉及的各个方面，比如抗干扰性， PCB布局，实用性，产品成本等，通过课程设计，增强了对模数电的理解，学会查寻资料﹑比较方案，计算；进一步提高分析解决实际问题的能力，创造一个动脑动手﹑独立开展电路实验的机会，锻炼分析实际本领，真正实现由课本知识向实际能力的转化，增强了实践能力。由于所学知识和能力有限，设计的电路还有不完善之处，许多地方仍然需要改进，从而减小误差，增加其实用性。七、附录12 1、元器件清单名称 数量 备注变压器 1 220v— 12v 整流桥 1 LM7805 1 LM358 1 蜂鸣器 1 5V/有源电容2 470μ F/16 2 104 1 10μ F/16 1 1μ F 电阻5 10KΩ1 100KΩ16 220Ω1 2 M 二极管 1 白发红CD4026 2 数码管 2 共阴导线 若干2. 原理图13 3. 制作工艺本设计的工艺采用感光板制作， PCB图和实物图如下所示：图 11 PCB布局图 12 实物