温度超温声光报警及数码显示控制系统要点.docx

南昌大苧科学技术学院SCIENCE&TECHNO1OGYCO11EGEOFNANCHANGUNIVERSITY工程训练报告REPORTONENGINEERINGTRAINING题目温度超温声光报警及数码显示控制系统学科部、系：信息学科部自动化系专业班级：自动化I11学号：7021311035学生姓名：昌志辉指导教师：吴静进何尚平2013.4.272013.5.10起讫日期：温度超温声光报警及数码显示控制系统专业：自动化学号：7021311035学生姓名：昌志辉指导教师：吴静进何尚平摘要：日照环境下物体表面温度超温声光报警及数码显示控制系统主要有三个部分组成，电源、主功能控制和显示。电源部分：220v交流电压经变压器降压、二极管桥式整流、电容滤波后送入1M317的3脚输入脚，2脚输出脚输出稳定的直流电压。主功能控制部分:通过1M358N对热敏电阻上的电压和基准电压进行比较来实现超温信号的输出；通过1M358N对光敏电阻上的电压和基准电压进行比较来实现白天工作和晚上不工作信号的输出。通过CD4011对超温信号和是否工作的信号进行与非控制，对CD4011输出信号来控制NE556是否能产生脉冲，蜂鸣器受NE556的5脚输出信号控制，CD4017通过接受NE556输出的脉冲信号来输出连续高电平，输出的高电平来控制X型的1ED灯的闪烁显示。CD40192的5脚通过接受CD4011输出的信号来进行超温的次数进行计数。显示部分：CD4511对CD40192输出的BCD码进行编译，再输出编码后的信号，通过数码管显示编码后的信号。关键词:电源、主功能控制、数码管显示、CD40192、CD4017>CD4511o目录第一章工程训练的目的与要求11. 1目的11.2要求1第二章方案选择与确定22.1 方案的选择22. 2方案的确定2第三章温控报警系统的原理与设计33. 1电源模块34. 2超温报警及晚上不作业模块35. 3蜂鸣器声音报警及1ED发光二极管X字形闪烁报警模块46. 4故障次数计数显示模块5第四章系统调试76.1 系统调试的过程77. 2调试结果7第五章总结8参考文献9附件10原理图10PCB图11芯片资料12第一章工程训练的目的与要求1I目的1 .理解工程实训与其他课程的不同（我们要更好的运用课堂上的相关知识，并且应用解决实际问题。2 .加强学生的实践动手能力和独立完成能力。3 .通过日照环境下物体表面温度超温声光报警及数码显示控制系统，学习数字芯片的结构、工作原理、使用方法。4 .了解电路理论的实际应用，熟悉仪表的组装、调试，提高专业技能。5 .培养学生的动手能力，独立思考，遇到问题时能够独立解决。12要求1 .白天有光照环境下，物件表面温度超过一定温度值，可灵敏稳定进行蜂鸣器声音报警及1ED发光二极管X字形闪烁报警，同时可对超温故障次数进行计数，并通过1ED数码管清晰、稳定显示，晚上无光照环境下，因物件不作业，即使物件表面温度超过一定温度值，也无需进行任何声光报警和超温故隙次数计数显示。2 .可设定报警温度值。3 .可设定声音急促度和1ED发光二极管X字形闪烁快慢程度。4 .电路板设计标准、完全。5 .元器件安装规范，焊接到位，外观优美。第二章方案选择与确定2.1 方案的选择物体表面温度超温报警，采用热敏电阻控制。热敏电阻器是敏感元件的一类，按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器（PTC）和负温度系数热敏电阻器（NTC）o热敏电阻器的典型特点是对温度敏感,不同的温度下表现出不同的电阻值。正温度系数热敏电阻器（PTC）在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻器（NTC）在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件。负热敏电阻特性：随着温度的增加，热敏电阻的电阻阻降低。报警温度的设定可以采用分压模式，热敏电阻串联一个电阻来控制报警温度。1ED发光二极管X字形闪烁报警，采用CD4017来控制。CD4017是一个十进制的计数芯片。它有十个引脚轮流输出脉冲。可以对1ED发光二极管进行X型闪烁报警。超温故障次数进行计数及1ED数码管清晰、稳定显示。CD40192是同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能。CD4511是BCD锁存/7段译码器/驱动器，常用的显示译码器件，MAX7219和他功能差不多。CD4511的里面有上拉电阻，可直接或者接一个电阻与七段数码管接口。CD4511是一个用于驱动共阴极1ED（数码管）显示器的BCD码一七段码译码器，特点：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动1ED显示器。晚上无光照环境下，报警系统不作业。光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻又称光导管，常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化锡等材料。这些材料在特定波长的光照射下，产生载流子参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。2.2 方案的确定本系统主要是由热敏电阻、光明电阻、CD4017.CD40192CD451RCD401k1M358>NE556等组成。热敏电阻和光明电阻作为控制信号，经过1M358放大器进行放大。再经过CD4011对两个信号进行与非的变换来到达晚上无光照环境下，系统不作业此功能。用CD40192进行超温报警次数的计数，在经过CD45U驱动共阴极1ED（数码管）显示器进行超温报警次数的显示。用NE556做成一个振荡器，来控制蜂鸣器声音报警的急促及1ED发光二极管X字形闪烁报警的快慢。CD40192来控制1ED发光二极管X字形闪烁报警。第三章温控报警系统的原理与设计3.1电源模块工频交流电源经过变压器降压、整流、滤波后成为一稳定的直流电。其余部分是起电压调节，实现稳压作用的控制部分。电源接上负载后，通过采样电路获得输出电压，将此输出电压和基准电压进行比较。如果输出电压小于基准电压，则将误差值经过放大电路放大后送入调节器的输入端，通过调节器调节使输出电压增加，直到和基准值相等;如果输出电压大于基准电压，则通过调节器使输出减小。经过桥式整流、电容滤波、1M358稳压。此可调稳压电源的调节范围217V。本电源有开关按键控制电源的输出和电源指示灯。3.2超温报警及晚上不作业模块热敏电阻和光敏电阻分别通过1M358的两个运算放大器进行比较，在经过CD4011进行与非来控制晚上不工作。通过调节电位器的阻值大小改变运算放大器的比较电压，从而改变温度报警的温度大小。白天：热敏电阻随着温度的增加，增加到一定的温度时经过运算放大器输出高电平；光敏电阻白天电阻极小，经过运算放大器的放大输出高电平；经过两个与非门来控制蜂鸣器声音报警及1ED发光二极管X字形闪烁报警。经过四个与非们来控制超温故障次数进行计数，并通过1ED数码管清晰、稳定显示。晚上：光敏电阻无光时电阻阻值到达很大，经过运算放大器比较输出低电平。此时不管温度多高，振荡器不工作蜂鸣器声音报警及1ED发光二极管X字形闪烁报警都不进行报警。超温故障次数计数器不进行计数。电路图：3.4. 3蜂鸣器声音报警及1ED发光二极管X字形闪烁报警模块NE556双定时器电路是高稳定控制器,能产生精确时间延迟或振荡,NE556含两个NE555,对定时功能用一只外接电阻和电容，两个定时器共用一电源和地，相互独立工作。该电路能在下降波形触发与复位。输出端可吸收或供给20OniA电流。用NE556做成一个振荡器,作为信号来控制蜂鸣器声音报警及1ED发光二极管X字形闪烁报警。通过调节电位器来改变振荡器的频率从而改变蜂鸣器声音报警的急促及1ED发光二极管X字形闪烁报警的快慢。CD4017：十进制计数器/脉冲分配器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cd4017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，提供了快速操作、2输入译码选通和无毛刺译码输出。防锁选通,保证了正确的计数顺序。译码输出一般为低电平，只有在对应时钟周期内保持高电平。在每10个时钟输入周期Co信号完成一次进位，并用作多级计数链的下级脉动时钟。通过CD4017来控制1ED发光二极管X字形闪烁报警，NE556控制蜂鸣器声音报警。电路图:3.4故障次数计数显示模块CD40192是同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能。当清除端CR为高电平“I”时，计数器直接清零；CR置低电平则执行其他功能。当CR为低电平,置数端也为低电平时，数据直接从置数端JI、J2、J3、J4置入计数器。CD4511是BCD锁存/7段译码器/驱动器，常用的显示译码器件，MAX7219和他功能差不多。CD45U的里面有上拉电阻，可直接或者接一个电阻与七段数码管接口。CD4511是一个用于驱动共阴极1ED（数码管）显示器的BCD码一七段码译码器，特点：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动1ED显示器。CD40192是同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能。通过CD40192进行计数并通过CD45U驱动共阴极1ED（数码管）显示器。实际电路图如下：电路图：故障次数计数显示模块电路图:根据以上模块电路图设计，得到整个温度超温声光报警及数码显示控制系统原理图第四章系统调试4.1系统调试的过程1 .对温度超温声光报警及数码显示控制系统等模块进行测试，检查其是否能够正常进行。2 .通过原理图再次检查连接是否正常，根据已画电路图将电路连接好。3 .调节各个模块，使功能能够实现最好。4 .2调试结果1通过调节与热敏电阻并联的电位器能够很好是实现温度值的设定。2 .通过调节振荡器的电位器系统能够很好的调节蜂鸣器声音报警的急促及1ED发光二极管X字形闪烁报警的快慢。3 .显示模块能够实现复位功能。4 .晚上不作业功能很好。本系统能很好的完成以下功能：（1）、白天有光照环境下，物件表面温度超过一定温度值，可灵敏稳定进行蜂鸣器声音报警及1ED发光二极管X字形闪烁报警，同时可对超温故障次数进行计数，并通过1ED数码管清晰、稳定显示，晚上无光照环境下，因物件不作业，即使物件表面温度超过一定温度值，也无需进行任何声光报警和超温故障次数计数显示；（2）可设定报警温度值；（3）可设定声音急促度和1ED发光二极管X字形闪烁快慢程度：第五章结束语经过两周的工程训练,让我知道了直流稳压电源的设计与制作的各个步骤以及其中的细节，也让我掌握了不少在以后工作学习中需要的基本技能以及解决问题的思路和方法，以及数字芯片的结构与功能。加强我多模拟电路和数字电路的理解。同时我们在这次工程训练中还学到了一个更为重要的知识点，A11iumDesigner和ProteI软件的使用以及PCB板的制作。我们是以此次工程训练日照环境下物体表面温度超温声光报警及数码显示控制系统的原理图为实例来学习这两个软件的，目前我们能够使用ProteUS进行原理图绘制与仿真，并且也在该软件中仿真出了实验结果。同时也是以该实例学习了A1tiUmDeSigner软件的使用，能够用该软件进行原理图的绘制，实物封装的制作，以及由原理图导成PCB图等。这两个软件可是在