超温报警器电路的设计
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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：吴亚敏
指导老师：曾璐
2015年1月30日
2 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............................ 13
七、心得与体会.............................. 14
3
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，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
4 作。
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秒。继而七段码译码器CD4511驱动共阴极数码管显示0-1-2-4-8-0-8-4-2-1。
5
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。
6
图4.1.2
LM7809能将12V~~~35V围的输入电压稳定在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Rt的阻值随温度的升高而降低。热敏
7 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。
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。
8 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×C1
振荡周期T和振荡频率f分别为：
T=tPH+tPL≈0.693×（R1+2R2）×C1
f=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，提供了快速操作、2 输入译
9 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。
CD4511 是一片 CMOS BCD—锁存/7 段译码/驱动器。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，可直接驱动共阴极数码管工作。
利用芯片CD4017、CD4511的特性，加以附加电路的改造，可驱动单位数码管循环显示0-1-2-4-8-0-8-4-2-1。
五、 元件组装与焊接
领取元器件，如下表所示：
元件清单
名称 型号 数量 备注
变压器 220V/15V 0 实验室提供
电阻 1K 9
2K 2
5K 0
5.1K 3
10K 5
22K 1
100K 1
电容 0.01uF 2
0.1uF 1
10uF 2
100uF 1
220uF 1
470uF 1
1000uF/25V 1 10 热敏电阻
0
二极管
IN4007 4
IN4148 11
发光二极管 红色 3
可调电阻 5K 2
10K 1
继电器 JZC-23F 2 使用后需回收
电源稳压芯片 LM7809 1
共阴极数码管一位 1 使用后需回收
运放 LM324 1 使用后需回收
集成电路（DIP) CD4017 1 使用后需回收
CD4511 1 使用后需回收
NE555N 1 使用后需回收
蜂鸣器 1 使用后需回收
三极管 9013 1
单排排插 2排
双排排插 0.5排
圆孔排插 2排
板子 1块
焊锡 0 实验室提供
因为所领芯片LM324、CD4017、CD4511、NE555N，以及数码管的引脚与原理图并不相同，所以在焊接之前，必须了解各芯片引脚的顺序及功能。以下是上网获取的各芯片的实物图及其引脚功能介绍：
11
LM324N LM7809
芯片NE555N的引脚介绍：
1、GND 2、TRIG
3、OUT 4、RESET
5、CONT 6、THRES
7、DDISCH 8、VCC
NE555N
CD4017的引脚介绍：
12
CD4511的引脚介绍：
其功能介绍如下：
BI：4脚是消隐输入控制端，当BI=0
时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。
LT：3脚是测试输入端，当BI=1，LT=0 时，译码输出全为1，不管输入 DCBA
状态如何，七段均发亮，显示“8”。它主要用来检测数码管是否损坏。
LE：锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。 LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。
A1、A2、A3、A4、为8421BCD码输入端。
a、b、c、d、e、f、g：为译码输出端，输出为高电平1有效。
元件组装及焊接结果图：
报警器电路设计
嵌入式系统课程设计
设计题目 报警器
组长：XXX
组员：XXX
2009年1月 3日
第一章 需求分析
设计背景
生活中有很多场所会用到报警器，比如保险柜、大门、防盗窗等。在接下来的设计实验中，我将设计一个简单的报警器电路。
设计原理
我们知道，人耳听到的声音频率范围是几十到几千赫兹之间，太高或太低频率的声音是不能被人耳听到的。、
单片机的I/O输出引脚上是能输出高电平或低电平信号的。如果能设计一个程序，令单片机的某一引脚按照一定的时间间隔来输出一些符合规律的高低电平信号，那么就能得到一系列的矩形波，而如果这种时间间隔反映的频率是在人耳能接听的频率范围之内，那么就可以输出一定的声音信息了。
要输出稳定的矩形波，或者说是声音信息，可以利用延时程序来控制输出高电平或低电平的持续时间；然后，当持续时间到时，就令该信号相反，从而实现电平的转换，如图：
图中，从单片机引脚上输出的信号，高电平和低电平保持的时间分别是t1和t2,信号的基本输出周期为T，即所要求的频率f的倒数。程序编写时，令t1和t2相等。这样，当要产生某一频率的信号时，只要先计算得到这个周期时间的一半，然后利用延时程序来控制单片机的该输出引脚在该时间内输出稳定的高电平或低电平。当该时间结束时，又利用程序使单片机的该输出引脚的输出信号电平发生相反。如此循环执行之后，就能得到设计要求的音频信号了。
设计功能
当报警器的报警按钮按下时，单片机应当立即启动执行报警程序，程序应使蜂鸣器发出1kHz频率声音，响100ms与500Hz频率声音，响200ms,两音频信号相互交替，当报警被解除时，单片机应停止报警程序的执行。
第二章 分模块设计及芯片选型
本设计应有单片机，报警器按钮，喇叭（或蜂鸣器）三个模块。
单片机的晶体振荡器采用的是12MHz的石英晶体振荡器，用P1.7引脚作为报警器按钮信息的输入引脚，用P1.0引脚作为音频信息的输出引脚。电路中使用的喇叭为普通的8Ω喇叭。
过温保护电路工作原理
过温保护电路工作原理
过温保护电路是一种可以保护电子设备免受负面影响的重要组成部分之一。它的工作原理基于多种电气元件和技术的综合应用，主要通过控制设备内部温度来保护电路免受损伤。
作为一种常用的保护措施，过温保护电路依赖于热敏电阻或者热敏电路来维持设备内部温度的恒定。当设备超过了可承受的温度范围时，保护电路会引发反应，从而强制降低电子器件的电压和电流，让设备更安全可靠的工作。
具体来说，过温保护电路的工作方式是通过监测电路内部温度来控制电流和电压，从而防止设备受到过热的影响。这种保护机制通常包括以下几个主要元素：
1. 温度传感器：为了实现温度监测，保护电路通常需要使用一种热敏电阻或者热敏电路来监测设备内部的温度变化。这些传感器通常能够检测设备的温度，并将检测到的结果反馈到保护电路内部。
2. 比较器：一旦温度传感器检测到电路内部的温度变化超出已知的安全范围，比较器将发出一个指令，引导保护电路采取适当的措施来保护设备。
3. 控制电路：这是保护电路的另一个重要组成部分，能够实施电流调节、电压调节以及其他临时控制措施，以确保电路在不受影响的情况下继续运行。
4. 动力保护器：在某些情况下，如果电路接收到过多的电流，可能会发生设备短路或其他故障。此时，动力保护器将帮助将电源关闭，从而保护设备免受影响。
总的来说，过温保护电路的优点很多，能够提高设备的安全性和可靠性，减少电路发生故障的风险。但是，这种保护机制并不是万无一失的，当设备处于持续高负载状态时，过温保护电路的反应可能有所迟缓，甚至无法生效。因此，在进行电路设计时，还需要考虑到其他保护方案并进行整体比较，以找到最佳的解决方案。
基于测温三极管传感器的温度测控电路设计
I 扬州大学能源与动力工程学院
课程设计报告
题 目： 基于测温三极管传感器的温度测控电路设计
课 程： 测控电路与传感器课程设计
专 业： 测控技术与仪器
班 级： 测控0902
姓 名： 张健
学 号： 091301222
指导教师: 纪晓华 杨鹏
完成时间:
II
总 目 录
第一部分：任务书
第二部分：课程设计报告
第三部分：设计电路图
I
第 二 部 分
课
程
设
计
报
告
I 目 录
1课题简介······················································ 1
1.1 基于测温三极管的温度测控电路设计简介···························· 1
2设计要求及技术指标············································ 1
2.1 课程设计的目的和设计的任务····································· 1
2.2 课程设计的要求及技术指标······································· 1
3总方案及原理框图·············································· 1
3.1 设计的原理框图················································ 1
npn三极管和ntc热敏电阻过温保护电路
npn三极管和ntc热敏电阻过温保护电路
一、引言
随着电子设备的广泛应用，过温保护成为保障设备安全运行的重要措施。本文主要介绍NPn三极管和NTC热敏电阻在过温保护电路中的应用，分析其工作原理及选型方法，为电子工程师设计过温保护电路提供参考。
二、NPn三极管的工作原理与选型
1.工作原理
Pn三极管是一种双极型晶体管，具有放大和开关功能。当输入信号的电流达到一定值时，基极电流引起的集电极电流迅速增大，形成正反馈，使三极管进入截止状态，从而实现过温保护。
2.选型依据
选型时需考虑以下因素：
（1）工作电压：根据电路的最大工作电压选择合适的三极管；
（2）电流放大倍数：根据电路对电流放大的需求选择合适的三极管；
（3）开关速度：根据电路对开关速度的要求选择合适的三极管。
三、NTC热敏电阻的工作原理与选型
1.工作原理
TC热敏电阻是一种负温度系数电阻，随着温度的升高，电阻值迅速降低。当温度达到设定值时，热敏电阻的电阻值降至很低，从而使电路断开，实现过温保护。
2.选型依据 选型时需考虑以下因素：
（1）额定功率：根据电路的最大功率选择合适的热敏电阻；
（2）电阻温度系数：根据电路对温度敏感程度的要求选择合适的热敏电阻；
（3）物理尺寸：根据电路空间限制选择合适的热敏电阻。
四、NPn三极管和NTC热敏电阻过温保护电路设计
1.电路原理
过温保护电路主要由NPn三极管和NTC热敏电阻组成。当温度升高时，热敏电阻电阻值降低，使三极管导通，切断电路，实现过温保护。
2.设计步骤
（1）根据电路需求，选择合适的三极管和热敏电阻；
（2）确定电路元件的连接方式，设计电路原理图；
（3）根据电路元件的参数，计算电路的性能指标；
（4） PCB制板，安装电路元件。
3.电路元件选择
根据电路需求，选择合适性能参数的NPn三极管和NTC热敏电阻。例如，选用β值较高的三极管，以提高电路的灵敏度；选用电阻值变化范围较大的热敏电阻，以提高电路的过温保护范围。
高温报警器的工作原理
高温报警器的工作原理
高温报警器的工作原理
一、引言高温报警器是一种常见的安全设备，广泛应用于工业、商业和家庭环境中。它主要用于监测和报警温度超过预设阈值的情况，以防止火灾和其他安全事故的发生。本文将介绍高温报警器的工作原理及其应用。
二、高温报警器的组成结构高温报警器通常由以下几个组成部分组成：
1. 温度传感器：用于感知环境的温度变化，并将温度信号转换为电信号。2. 控制电路：接收温度传感器的信号，并对信号进行处理和分析。3. 报警装置：通常是声音或光信号，用于在温度超过阈值时发出警报。4. 电源：为高温报警器提供电力。
三、高温报警器的工作原理高温报警器的工作原理基本上是通过温度传感器和控制电路实现的。其工作过程如下：
1. 温度传感器感知环境温度：高温报警器的温度传感器通常是基于热敏电阻或半导体材料的。当环境温度上升时，温度传感器会感知到温度变化，并将这一变化转换为电信号。
2. 控制电路分析温度信号：控制电路接收来自温度传感器的电信号，然后根据设定的阈值进行处理和分析。如果温度信号超过设定的阈值，控制电路将触发报警装置。 3. 报警装置发出警报：一旦控制电路检测到温度超过阈值，报警装置会发出警报。常见的警报装置包括声光报警器，即同时发出声音和发光的信号。
4. 停止警报：在温度恢复正常后，高温报警器的控制电路会停止触发报警装置。有些高温报警器还提供手动停止报警的功能，以便用户在必要时停止警报。
四、高温报警器的应用高温报警器广泛应用于各种场所，包括但不限于以下领域：
1. 工业场所：在化工厂、冶金厂、电厂等高温作业环境中，高温报警器可以起到监测温度和防火的作用，保护工人的生命安全。
2. 商业环境：在商场、餐厅、办公室等场所安装高温报警器，可以及时发现电器设备过热、火灾等问题，保障商业运营的安全。
3. 家庭环境：在家庭使用中，高温报警器可以用于厨房、浴室等容易发生火灾的区域，提醒居民及时采取措施，防止火灾事故的发生。
基于51单片机的温度警报器的设计单片机课程设计报告
范文范例参考
WORD格式整理 《单片机原理及应用》课程设计任务书
二级学院：电子信息与电气工程学院 专业： 班级：
学生姓名 指导老师 职 称 讲师
课题名称 基于51单片机的温度警报器的设计
课题工作内容 1、 设计内容：硬件电路的设计、软件电路的设计
2、 总体方案的选择、讨论确定。软件流程图的设计，硬件电路各部分的设计，程序的软调试、整机的调试。
3、 撰写设计报告
指标要求
1、LED能显示传感器的温度
2、温度高于30度或者小于15度，蜂鸣器发出警报
进程安排 第一天 下达任务、讲授、查资料
第二天 方案确定
第三天、第四天 软、硬件设计
第五天～第八天 软、硬件调试
第九天 撰写报告
第十天 答辩考核
主要参考文[1]钟晓伟，宋哲存，基于单片机的实验是温湿度控制系统设计 [A] 林业机 范文范例参考
WORD格式整理 献 械与木工设备
pt100测温电路 设计方案
pt100测温电路 设计方案
设计pt100测温电路的方案可以分为以下几个步骤：
1. 确定电源电压：首先确定电路的供电电压，一般情况下，pt100测温电路常使用5V的电源供电。
2. 构建电桥电路：为了提高测温的精度，可以使用电桥电路来测量pt100的阻值变化。电桥电路主要包括一个pt100传感器和三个固定阻值的电阻。电桥电路一般采用Wheatstone电桥。
3. 选择运放：为了放大pt100传感器的微小信号，一般使用运放进行信号放大。选择合适的运放需要考虑其增益、带宽、输入偏置电流等参数。
4. 温度转换：将pt100的阻值变化转换为温度值。一般采用前端运放进行小信号放大，后接一个模数转换器（ADC）将模拟信号转换为数字信号，再通过数值计算将数字信号转换为实际温度值。
5. 界面显示：最后将测到的温度值通过显示器或者其他外设进行显示。
值得注意的是，设计pt100测温电路时需要考虑传感器的供电方式、电路的抗干扰能力、运放的选择等因素，以保证测量的准确性和可靠性。
基于51单片机温度报警器的设计
1
目 录
摘 要 ....................................................................................................................................... 2
第一章 绪 论 ........................................................................................................................... 4
1.1 系统背景 ...................................................................................................................... 4
1.2 温度控制系统设计的意义 .......................................................................................... 5
1.3 温度控制系统完成的功能 .......................................................................................... 5
第二章 系统方案设计 ............................................................................................................... 6
2.1 方案一 .......................................................................................................................... 6
基于FPGA的温度传感报警系统设计
基于FPGA的温度传感报警系统设计
一、引言
温度传感器在许多领域中被广泛使用，用于监测环境或设备的温度变化。为了及时发现温度异常并采取相应措施，设计一个基于FPGA的温度传感报警系统具有重要意义。本文将介绍如何利用FPGA实现温度传感器数据采集、处理和报警功能的设计方案。
二、系统结构
基于FPGA的温度传感报警系统通常包括温度传感器模块、FPGA开发板、显示模块和报警器。温度传感器用于采集环境温度数据，将数据传输给FPGA开发板；FPGA开发板负责接收并处理传感器数据，根据预设阈值判断是否触发报警；当温度超过设定阈值时，FPGA会触发报警器进行提示。
三、设计原理
1. 数据采集：FPGA通过接口与温度传感器通信，获取实时温度数据。
2. 数据处理：FPGA对采集到的温度数据进行处理，与预设阈值比较，判断是否触发报警。
3. 报警功能：当温度超过设定阈值时，FPGA触发相应报警装置，如LED灯闪烁、蜂鸣器响声等。
四、软件实现
1. Verilog/VHDL编程：使用Verilog或VHDL语言编写FPGA的逻辑设计，包括数据采集、阈值比较和报警逻辑。
2. 开发工具：选择适合的FPGA开发工具，如Xilinx ISE、Quartus II等，进行逻辑综合、布局布线和下载等操作。
3. 调试验证：通过仿真和实验验证系统设计的正确性和稳定性。
五、性能分析
通过对基于FPGA的温度传感报警系统进行性能分析，可以评估系统的响应速度、准确性和稳定性等指标。同时，还可以分析系统的功耗、资源利用情况和可靠性等方面，为系统优化提供依据。
六、总结
基于FPGA的温度传感报警系统设计结合了硬件设计和软件编程技朧，具有广泛的应用前景。通过合理设计系统结构和软硬件实现，可以实现对温度异常的及时监测和报警提示，保障设备和环境的安全。希望本文的介绍能够为读者深入理解基于FPGA的温度传感报警系统设计提供参考和启发，促进相关领域的技术创新和应用。
单片机课程设计_基于89C51的温度报警器设计
单片机系统
课 程 设 计
成绩评定表
设计课题 ： 基于89C51的温度报警器设计
学院名称 ： 电气工程学院
专业班级 ：
学生姓名 ：
学 号 ：
指导教师 ：
设计地点 ：
设计时间 ：
指导教师意见：
成绩:
签名： 年 月 日
1
单片机系统
课 程 设 计
课程设计名称： 基于89C51的温度报警器设计
专 业 班 级 ：
学 生 姓 名 ：
学 号 ：
指 导 教 师 ：
课程设计地点：
课程设计时间：
2 单片机系统 课程设计任务书
学生姓名 专业班级 学号
题 目
课题性质 工程设计 课题来源 选题
指导教师
主要内容
（参数） 利用89C51设计温度报警器实现以下功能：
1.实现对环境温度的测量和显示；
2.温度超过设定值时，蜂鸣器报警；
3.报警同时系统发出中断命令停止工作；
任务要求
（进度） 第1-2天：熟悉课程设计任务及要求，查阅技术资料，确定设计方案。
第3-4天：按照确定的方案设计单元电路。要求画出单元电路图，元件及元件参数选择要有依据，各单元电路的设计要有详细论述。
第5-8天：软件设计，编写程序，要求内容完整、图表清晰。
第9-10天：撰写课程设计报告。要求文理流畅、格式规范、方案合理、设计正确。
主要参考
资料 [1] 张迎新．单片微型计算机原理、应用及接口技术（第2版）[M]．北京：国防工业出版社，2004