采用555时基电路自动温度控制器论文.docx
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采用555时基电路自动温度控制器论文
设计题目：
采用555时基电路自动温度控制器
系别：
应用电子与通信技术系
班级：
1101511
学生姓名：
王志伟
指导教师：
董岩
成绩：
2013年9月13日
课程设计任务书
课程设计题目
采用555时基电路自动温度控制器
功能
技术指标
主要功能：
通过温度的变化对用电设备进行控制其运行的状态。
1.控制设备的通、断，形成温度控制电路的作用
2.环境温度改变设备进行通断
工作量
三周
工作计划
1）分析题目的功能要求，查找和分析参考资料（1天）
2）画出电路原理图，分析其原理图和列出元器件表（2天）
3）购买原器件（1天）
4）安装电路（2天）
5）电路调试（5天）
6）撰写说明书（3天）
指导教师评语
年月日
第1章绪论
1.1课题的目的及意义
温度的测量与控制是生产过程自动化的重要任务之一。
温度控制系统在工业控制中应用广泛，如在电厂建设、石油化工、冶金、机械制造、食品加工等行业中应用十分普遍。
主要是通过将工业控制现场的温度模拟量通过传感器采集，再经过AD/转换成数字量输入计算机，由温度控制系统软件实现数据的存储、处理、显示的过程。
如今在很多温度控制系统中，一般是选用单片机来实现。
温度控制有很多方式，如采用模拟仪表控制、数字仪表控制、单片机控制、PLC控制、微机控制等等。
近年来，随着计算机技术、电力电子技术的飞速发展以及对控制对象在线控制条件、技术参数、控制效果及质量等方面越来越高的要求，使得采用工业控制计算机进行温度控制在现代化的工农业领域中得到了愈来愈广泛的应用。
大到粮库、程控交换机、大型温室等场合，小到变频空调甚至现在的很多电脑的主板都用到了温度监控系统。
由于温度控制是工业生产中典型的过程控制问题，对温度进行准确的测量和有效的控制是一些设备优质高产、低耗和安全生产的重要指标。
随着生产的发展，对温度控制的要求将会越来越高。
本电路是采用555时基电路构成的简易温度控制器，通过温度的变化对用电设备进行控制其运行的状态。
1.2设计要求
（1）环境温度改变设备进行通断
（2）控制设备的通、断，形成温度控制电路的作用
第2章系统方案设计
2.1系统设计思想
该电路将IC1NE555、热敏电阻Rt、电阻器R1、电容器C1接成自激多谐振荡器，当环境温度改变时，振荡频率将发生改变。
频率的变化通过集成电路IC1NE555的3脚送入频率解码集成电路IC2LM567的3脚，当输入的频率正好落在IC2集成电路的中心频率时，8脚输出一个低电平，使得继电器K导通，触电吸合，从而控制设备的通、断，形成温度控制电路的作用。
2.2系统电路方框图
第3章单元电路的设计与分析
3.1自激多谐振荡电路
3.1.1自激多谐振荡电路图
自激多谐振荡电路图如图3-1的所示。
图3-1自激多谐振荡电路图
NE555（TimerIC）为8脚时基集成电路，大约在1971年由SigneticsCorporation发布，在当时是唯一非常快速且商业化的TimerIC，在往后的30年中非常普遍被使用，且延伸出许多的应用电路，后来基于CMOS技术版本的TimerIC如MOTOROLA的MC1455已被大量的使用，但原规格的NE555依然正常的在市场上供应，尽管新版IC在功能上有部份的改善，但其脚位劲能并没变化，所以到目前都可直接的代用。
在电路刚接通电源时，由于C1尚来不及充电，所以555的2脚处于零电位（地），导致输出端U0为高电平。
当电源Ucc经过电阻器R1、Rt向C1充电，电容器C1两端电压Uc1≥2Ucc/3时，输出端U0由高变低，其内部的放电管导通，电容器C1经Rt和内部放电管放电；到Uc1≤Ucc/3时，输出端U0由低变高，电容器C1再次充电，此过程周而复始，形成震荡。
通过Rt的阻值变化可以改变震荡频率。
3.1.2自激多谐振荡电路震荡频率公式
振荡周期T和振荡频率f分别为
T=tPH+tPL≈0.7×（R1+2R2）×C1
f=1/T≈1/[0.7×（R1+2R2）×C1]
3.2频率解码集成电路
3.2.1频率解码集成电路图：
图3-2频率解码集成电路电路
LM567为通用锁相环电路音调译码器，LM567的内部电路及详细工作过程非常复杂（具体的可参考:
音频*567芯片详解），这里仅将其基本功能概述如下：
当LM567的③脚输入幅度≥25mV、频率在其带宽内的信号时，⑧脚由高电平变成低电平，②脚输出经频率/电压变换的调制信号；如果在器件的②脚输入音频信号，则在⑤脚输出受②脚输入调制信号调制的调频方波信号。
用外接元
件独立设定中心频率带宽和输出延迟。
主要用于振荡、调制、解调、和遥控编、译码电路。
如电力线载波通信，对讲机亚音频译码，遥控等。
LM567引脚图如图3-3所示
图3-3LM567引脚图
3.2.2引脚功能：
①、②脚通常分别通过一电容器接地，形成输出滤波网络和环路单级低通滤波网络。
②脚所接电容决定锁相环路的捕捉带宽：
电容值越大，环路带宽越窄。
①脚所接电容的容量应至少是②脚电容的2倍。
③脚是输入端，要求输入信号≥25mV。
④脚是电源正极
⑤、⑥脚外接的电阻和电容决定了内部压控振荡器的中心频率f2，f2≈1/1.1RC。
⑦脚是电源地
⑧脚是逻辑输出端，其内部是一个集电极开路的三极管，允许最大灌电流为100mA。
LM567的工作电压为4.75～9V，工作频率从直流到500kHz，静态工作电流约8mA。
3.3继电器与LED
3.3.1继电器与LED工作原理
当环境温度改变时，振荡频率将发生改变。
频率的变化通过集成电路IC1NE555的3脚送入频率解码集成电路IC2LM567的3脚，当输入的频率正好落在IC2集成电路的中心频率时，8脚输出一个低电平，使得继电器K导通，触电吸合，使接在继电器常开端的LED电路断开，从而控制电路的通断。
3.3.2继电器与LED外围电路图
图3-4继电器与LED电路图
第4章整机电路的组成
4.1整机电路工作原理图
4.2整机电路工作原理
IC1555集成电路接成自激多谐振荡器，Rt为热敏电阻，当环境温度发生变化时，由电阻器R1、热敏电阻器Rt、电容器C1组成的振荡率将发生变化，频率的变化通过集成电路IC1555的3脚送入频率解码集成电路IC2LM567的3脚，当输入的频率正好落在IC2集成电路的中心频率时，8脚输出一个低电平，使得继电器K导通，触点吸合，使接在继电器常开端的LED电路断开，从而控制电路的通断。
通过调节RP的阻值，从而改变LM567的中心频率，从而控制继电器K导通时的温度。
第5章安装与测试
5.1电路的安装
将焊好的电路板装人体积合适的绝缘密闭小盒（如塑料饭盒）内，将热敏电阻放到盒外面，并为LED留出小孔；电源通过长约20cm的导线引出盒外连接在电池盒上。
5.2电路的调试
测量热敏电阻的阻值及当前环境温度，通过公式f=1/T≈1/[0.7×（R1+2R2）×C1]计算自激多谐振荡器输出频率，用比自激多谐振荡器输出频率略大的LM567中心频率根据公式f2≈1/1.1RC计算出RP需要的阻值。
接通电源，按下开关，使热敏电阻周围的环境温度逐渐升高，直至LED灯灭，记录下此时的环境温度和热敏电阻的阻值。
如此时热敏电阻的阻值算出的自激多谐振荡器输出频率与LM567中心频率在误差允许范围内，极为成功。
结论
课程设计马上要结束了，我们小组课题的设计还算顺利，基本实现了开题时的要求。
本电路主要由555构成的自激多谐振荡器、LM567频率解码集成芯片、继电器、LED灯等组成，本文对各个单元电路的设计以及电路整体的各个原理都做了详细的分析。
在整个设计过程中出现了许多的问题，大都是一些小毛病，有一些难点的地方，在我们小组的努力和计老师的指导下，最后都被我们一一解决了。
通过这一次的课程设计，我不仅仅学到了专业知识，更使我懂得如何做事。
从这次的设计中，我们学到如何用XX进行搜索，并收藏了许多课程设计论文网站，以便在以后的设计中用到。
在专业知识方面，我们也有了很大的进步，以前不知道温控电路的原理，现在闭着眼睛都可以想象出电路的样子。
在飞速发展的今天，我们只有关注当下才能顺利毕业，才能顺利拿到学士学位证书，才能更好地在将来的工作中去锻炼自己，磨练自己，修炼自己。
致谢
通过这次课程设计制作和电路说明书的撰写过程，把我所学习的知识进行了总结，在这一过程中是我巩固了以前学过的知识，同时对电路的设计也有了更深入的了解。
首先要特别感谢我们的指导教师董岩老师对我们的帮助和指导，本课题在选题及研究过程中得到董老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。
她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。
从课题的选择到项目的最终完成，董老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。
在此我对董老师的关怀和指导表示深深的感谢。
电子系的老师们在每一阶段的检查中都给我们提出了宝贵的建议，使我在以后的工作中减少了很多错误，还要感谢每位电子系老师对我的教育培养。
他们细心指导我的学习给予我很多帮助。
在此，我向诸位老师深深的鞠躬。
其次，要感谢我的组员们，此次课程设计是我们大家共同努力的成果，再次对他们说一声谢谢。
参考文献
[1]《模拟电子技术基础简明教程》（第三版）高等教育出版社
[2]《数字电子技术及应用教程》郭宏人民教育出版社
[3]《模拟电子技术》王远主机械工业出版社1994
[4]《数字电子技术基础》第四版阎石高等教育出版社1998
[5]《模拟电子技术基础》第三版童诗白、华成英高等教育出版2001
[6]《模拟集成电子技术基础》衣承斌、刘金南东南大学出版社1994
[7]《线路与电子学基础》周树南，张观春，方维科学出版社2000
[8]《模拟电子技术基础》林玉江哈尔滨工业大学出版社1997
附录1：
元件清单
数量
型号
编号
1
10K
R1
1
5.1K
R2
1
100K
RP
2
104
C1，C3
1
103
C2
1
2.2uF
C4
1
1uF
C5
1
100uF
C6
1
NE555
IC1
1
LM567
IC2
1
IN4184
VD
1
常温下51K
Rt
1
LED
LED
1
HK19F-DC9V-SHG
K
1
开关
S
2
8脚芯片座
*
2
1M导线
*
附录2：
电路原理图
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