温度超限报警路的设计与仿真.docx
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温度超限报警路的设计与仿真
数字电子技术课程设计
温度超限报警电路的设计与仿真
系部名称：
电气工程系
专业名称：
电气工程及其自动化
学生姓名：
季莫申
完成日期：
2021年12月16日
石家庄铁道大学
课程设计评定表
姓名
季莫申
学号
存档号
系别
电气工程系
专业
电气工程及其自动化
班级
课程设计题目
温度超限报警电路的设计与仿真
指导教师评语：
签名：
年月日
1．课程设计成绩：
指导教师签名：
年月日
2．答辩成绩：
答辩小组组长签名：
年月日
3．综合成绩：
备注：
1.“课程设计成绩”一项由指导教师根据学生在设计过程的表现及课程设计说明书评定，满分100分。
2.“答辩成绩”一项由指导老师根据答辩情况评定，满分100分。
3.“综合成绩”=“课程设计成绩”*80%+“答辩成绩”*20%。
摘要
本次课程设计所设计的温度超限报警电路，由要紧由模数转换部份，加法调整部份，译码显示部份与判别报警部份组成，要紧实此刻限定温度范围内，对高于上限温度和低于下限温度两种不正常情形进行声光报警，当低于下限温度时，蓝灯亮，并有蜂鸣器报警；当高于上限温度时，红灯亮，并有蜂鸣器报警；当处于二者之间，即正常温度条件下，绿灯亮起表示情形正常。
在译码显示部份中，由于随着输入二进制的转变超过必然范围时，所需加法调整的数值会起转变，故在解决由于输入范围过大引发的乱码现象时，有两种解决思路，一种是操纵输出范围，一种是扩大译码范围。
在下面的文章中会有更为详细地表达。
关键词：
AD转换器、加法器、译码器、比较器、七段数码显像管。
第一章、设计任务及目的
一、设计目的
该次课程设计是为了培育运用有关的课程的基础理论知识和技术解决实际问题的能力，从而提高本专业必要的大体技术、方式和创新能力，分调动学生的动手能力，让学生在学习理论知识的同时能够结合实际进行设计制作。
二、设计要求和设计指标
本次设计的题目为温度超限报警器的设计，顾名思义确实是运用温度传感器的温度特性从而达到在必然温度时的报警作用。
其要紧技术要求如下：
１.利用温度传感器（用电位器）测量某环境的温度
２.利用A/D转换将温度值转换成数字量。
３.利用比较器和预置的温度比较判定是不是超限。
４.正常工作范围为32—37，低于下限低温报警，高于上限高温报警。
５.采纳蜂鸣器与发光二极管实现声光报警。
第二章、电路设计总方案及原理框图
温度超限报警原理框图
图1
利用热敏电阻器（由电位器模拟）的温度传感特性，通过其电阻随温度转变而转变，从而在电路中产生电压转变，使其从温度信号转变成电信号，让电压与预设电压进行比较，再通过比较的结果情形，产生的电信号操纵三极管产生开关效应操纵报警器报警或不报警。
第三章、单元电路的设计
1.要紧设计内容
（1）温度搜集及模数转换部份。
（2）加法调整及译码显示部份。
（3）温度比较与声光报警部份。
2.温度搜集及模数转换部份
温度搜集及模数转换部份所用芯片说明：
图2
在Multisim，利用该通用芯片模拟所有的AD转换器，该芯片的Vin引脚是模拟信号输入端；Vref+是满量程上限电压输入端，Vref-是满量程下限电压输入端，二者的差值是满量程输入电压；SOC引脚是开始转换信号的输入端，输入交流电的频率决定了AD转换的速度；右端D0至D7为数字信号输出端；EOC为终止信号输出端，由于是低有效，将其接高即可，不阻碍仿真结果。
图3
74LS283D的左端A1至A4，B1至B4是所相加的两个四位二进制数输入端，右端的SUM1至SUM4是相加结果输出端；C0是进位信号输出端，C4是进位信号输入端，这两头在级联时有重要作用。
利用Multisim中的通用A/D转换器进行模数转换，具体电路连接及参数设置如下图：
图4
3.加法调整及译码显示部份
加法调整及译码显示部份利用芯片说明：
图5
74LS48N的左端的ABCD四引脚为输入信号输入端；BI/RBO引脚是消隐功能端，不管其他引脚是什么输入信号，七段输出全数为零，该端要紧用于多显示器的动态显示；LT为灯测试功能输入端，当此端有效且消隐功能端无效时，不管其他端输入是什么信号，输出的都是高位信号，即全1，该端的要紧功能是测试有无损坏的显像管；RBI为动态灭零输入段，当消隐功能端有效，灯测试输入端无效，且ABCD同时输入为低电平常，所有的输出全数为低，即全零，该端的要紧作用是在多个七段显示器同时工作时，熄灭高位的0。
LT、RBI、BI/RBO在本次设计中均为用到，实际连接时令其无效即可。
OA至OG为七段输出端，剩余两头口的功能如下图。
图6
A至G端为输入端，上方引脚接地即可。
利用集成芯片74LS283D实现加法调整要求，依照调整规律，显示8421BCD码每上升10，便需要多加一个6来进行调整，在本次课程设计中，对应二进制数30—39，为使七段数码显像管正常显示，应进行加12调整。
操纵AD输出方案下的译码显示：
利用集成芯片74LS48N来为七段数码显像管进行译码显示，74LS48N驱动的是共阴七段数码显像管。
具体电路连接及参数设置如下图：
图7
扩大译码范围下的译码显示：
由于在不同输入下所需的加法调整数值不同，因此在这种思路下进行的译码显示需要利用比较器对输入的信号进行判别，进而通过逻辑关系来实现对不同的输入给予不同数值的加法调整。
具体原理如下，对由AD转换器送来的信号，所有的加法器，比较器都会同意该信号，但利用译码器的消隐功能端，能够操纵加工后信号的输出，通过逻辑关系的操纵，尽管在信号来时每一个信号都被同意，处置，但在任意一个特按时刻，只有有且仅有一个信号能够输出，这也是多个译码器能够共用一个七段数码显示器的理论基础，关于七段数码显示器来讲，在任意时刻，与只有一个译码器与之连接的情形是完全一致的。
具体的电路连接方式如以下图所示，随着所需范围的扩大，只需以此类推图中的电路连接即可。
图8
图9
４.温度比较及声光报警部份
温度比较及声光报警部份所用芯片说明：
图10
A3至A0，B3至B0是需比较的两个四位二进制信号输入端；AGTB是A大于B的输入端，AEQB是A等于B输入端，ALTB是A小于B的输入端，以上三端在级联时作为低位片比较结果的输入端；对应的，OAGTB,OAEQB,OALTB是A大于B，A等于B，A小于B的输出端。
上限的比较与下限的比较均通过７４ＬＳ８５Ｎ来实现，用两片集成７４ＬＳ８５Ｎ进行级联组成八位数值比较器，与预置的上下限温度进行比较，并将比较信号传送给声光报警电路，电路连接图如下：
上限比较电路：
图11
下限比较电路：
图12
比较电路将比较结果送达声光报警电路后，由声光报警电路依照比较结果进行声光提示，当温度低于预置下限温度时，蓝灯亮并有蜂鸣器报警；当温度在上下限温度之间时属于正常情形，绿灯亮；当温度超过上限温度时，红灯亮并有蜂鸣器报警。
电路连接及参数设置如下图：
图13
５.整体电路连接图
图14
第四章、仿真电路成效图
在温度低于32度时，下限比较电路报警，蓝灯亮
图15
在温度高于32度低于37度时，正常工作，不报警绿灯亮
图16
当温度高于37度时，上限报警电路报警，红灯亮
图17
第五章、元件清单表
元件清单表
序号
型号
类别
数量（个）
备注
1
ADC
A/D转换
1
2
74LS283D
加法器
4
3
74LS48N
译码器
2
4
500欧电阻
电阻
14
5
74LS85N
比较器
4
6
1LH62
二极管
7
7
LED
3
8
SEVENSEACOMK
七段显示器
2
9
74AS32M
或门
1
10
74AS08N
与门
1
11
74ALS02N
与非门
1
12
BUZZER
蜂鸣器
2
13
滑动变阻器
1
14
三极管
5
第六章．总结
通过对整个电路的详细设计进程，大体明白得了对产品的开发流程；体会了对产品器件的参数选择，和对电路的调试；深刻了对仿真进程与仿真软件本身的了解，固然对以后的学习，提供了一种思路；总的说来对电路的明白得和设计能力有了专门大的提高。
只是感觉需要学习的东西还很多，固然要对大体的元器件弄清楚，还需要对一些大体的问题进一步的熟悉研究。
从本次设计进程中，也能够了解到不同设计思路的好坏，例如在碰到一些繁琐问题，像本次设计中的设计扩大译码范围电路方案时，采取一步到位，毕其功于一役的设计思想并未是设计取得成功，可是在转变设计思路后，采纳小步快跑的设计思想，便一步步的解决了这一设计问题，这种经历让人切躯体会到做事仍是应脚踏实地，不要好高骛远。
第七章、参考文献
1、阎石主编,数字电子技术基础[M],北京,高等教育出版社,2001
2、阎石王红主编，数字电子技术基础习题解答
3、陈明义主编,电子技术课程设计有效教程[M]·广东·中南大学出版社·2002
4、张玉璞，李庆常主编·电子技术课程设计[M]·北京·北京理工大学出版社·1994
5、李银华，王新全，汪泳·电子线路设计指导[M]·北京·北京航空航天大学出版社·
6、陈振官，陈宏威·光电子电路及制作实例[M]·北京·北京国防工业出版社·
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