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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
目
录
一、摘要
............
.........................
3
二、题目及其要求
....................
.........
3
三、工作原
理说明
.............................
4
四、设计过程及其说明
.........................
5
4.1
电源电路
..............................
5
4.2
比较器电路
............................
6
4.3
频率发生器电路
........................
7
4.4
数码管译码与显示电路
..................
8
五、元件组装与焊接
...........................
9
六、调试及其结果
............................
1
2
七、心得与体会
..............................
1
3
2
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，
< br>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，
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。
3
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
< br>秒。继而七段码译码器
CD4511
驱
< br>动共阴极数码管显示
0-1-2-4-8-0-8-4-2-1
< br>。
4
四、
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。
图
4.1.2
5
LM7809
< br>能将
12V
~~~
35V
范围内的输入电压稳定在
9V
左右输出。
9V
即是我们所需电压值。
D2
的接入主要起指示作用，
R4
为
< br>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；
< br>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
Rt
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
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。
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