冰箱關(guān)門報警電路概要.doc

湖南工程職業(yè)技術(shù)學院 HUNAN ENGINEERING POLYTECHNIC畢業(yè)設計（論文） 設計（論文）題目：冰箱關(guān)門自動報警電路的設計 系部： 信息工程系 專 業(yè)： 電子信息工程 學 生 姓 名： 曹剛 班 級：31081-1 學號200803111002 指導教師姓名： 雷斌 職稱 副教授 最終評定成績 信息工程系 二九年十月制目 錄第一部分 畢業(yè)設計（論文）開題報告第二部分 設計說明書（或畢業(yè)論文）20 10 屆畢業(yè)設計（論文）資料第一部分 畢業(yè)設計（論文）開題報告湖南工程職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文）開題報告 （_2011_屆）系部： 信息工程系 專 業(yè)： 電子信息工程 學 生 姓 名： 曹剛 班 級：31081-1 學號200803111002 指導教師姓名：雷斌 職稱 副教授 2011年 5 月 15 日題目：冰箱關(guān)門自動報警電路一 文獻綜述：參考文獻：二選題依據(jù)、主要研究內(nèi)容、研究思路及方案。1.選題依據(jù)： 2. 研究內(nèi)容：3. 研究思路：4. 方案：3 工作進度及具體安排。序號任務安排完成時間4.指導教師意見。指導教師： 年 月 日教研室意見教研室主任： 年 月 日說明：開題報告作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一，此報告應在導師指導下，由學生填寫，將作為畢業(yè)設計（論文）成績考查的重要依據(jù)，經(jīng)導師審查后簽署意見生效。 20 11 屆畢業(yè)設計（論文）資料第二部分 設計說明書（或畢業(yè)論文） 湖南工程職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文）冰箱關(guān)門自動報警電路系 （部）：信息工程系專 業(yè)：電子信息工程學 號： 200803111002 學生姓名： 曹剛 指導教師： 雷斌 副教授 2011 年5月摘 要電冰箱關(guān)門自動報警器，屬于一種信號報警裝置，特別是涉及一種家用電器報警裝置。本實用新型由整流電路、延時電路、音頻發(fā)生電路、發(fā)聲器件組成，不用外加電池，直接由電冰箱內(nèi)的交流電供電，供電受電冰箱開、關(guān)門時動作的按鈕開關(guān)控制。結(jié)構(gòu)十分簡單、成本低、報警信號能在電冰箱開門后延時一段時間發(fā)出。關(guān)鍵詞整流電路延時電路音頻發(fā)生電路發(fā)聲器件多諧振蕩器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器555定時器目錄第1章 概述 1 1.1 前言第2章 系統(tǒng)設計2.1 整流電路 2.2 延時電路 2.21 555定時器 2.2.2 由555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)延時電路2.3 音頻發(fā)生電路 2.3.1 多諧振蕩器及其組成的音頻發(fā)生電路2.4 總電路第3章 實驗檢測 3.1 對總電路的檢測及發(fā)現(xiàn)的問題及解決的方法與結(jié)果結(jié)論參考文獻致謝第一章 概述1.1 前言 隨著信息化及電子智能化時代的到來，電子技術(shù)發(fā)展越來越迅速，對人類生活的影響也更加深遠。而人們也要求電子產(chǎn)品更快捷、更方便、更節(jié)能。冰箱是現(xiàn)代社會人們生活中必不可少的，也是比較耗電的家電。冰箱關(guān)門自動報警電路就是當人們忘記關(guān)冰箱門時，而發(fā)聲提醒的簡易電路。本設計電路主要由以時基電路555為核心組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC1、無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器(IC2、IC3)等組成。 集成555定時器是一種將模擬功能與邏輯功能巧妙結(jié)合在一起的中規(guī)模集成電路,因集成電路內(nèi)部含有3個5千歐電阻而得名,在控制、定時、檢測、放聲、報警等方面有著廣泛的應用。國外產(chǎn)品型號有NE555、LM555、XR555、CA555、RC555、LC555等,國內(nèi)產(chǎn)品型號有5G1555、SL555、FX5。本電路用的是NE555.設計本電路是采用分段研究。主要分為：對整流電路的研究；對延時電路的研究；對音頻發(fā)生電路研究。在各個階段實驗檢測成功后，再對總電路進行分析、整合、檢測。該電路的應用能在一定程度上節(jié)省電能，是對家庭節(jié)能環(huán)保的支持。家庭節(jié)能環(huán)保和我們的生活息息相關(guān)，而且很容易進行，做好家庭的節(jié)能環(huán)保工作，不僅節(jié)約了資源，也為家庭節(jié)約了一定開支，一舉兩得。所以像這種在生活中既實用又簡易的電路應該多研究推廣！第二章 系統(tǒng)設計2.1 整流電路原理橋式整流電路的工作原理如下:e2為正半周時,對D1、D3加正向電壓,Dl,D3導通;對D2、D4加反向電壓,D2、D4截止。電路中構(gòu)成e2、D1、Rfz 、D3通電回路,在Rfz ,上形成上正下負的半波整洗電壓,e2為負半周時,對D2、D4加正向電壓,D2、D4導通;對D1、D3加反向電壓,D1、D3截止。電路中構(gòu)成e2、D2Rfz 、D4通電回路,同樣在Rfz 上形成上正下負的另外半波的整流電壓。 如此重復下去,結(jié)果在Rfz ,上便得到全波整流電壓。其波形圖和全波整流波形圖是一樣的。從圖中還不難看出,橋式電路中每只二極管承受的反向電壓等于變壓器次級電壓的最大值,比全波整流電路小一半。 橋式整流是對二極管半波整流的一種改進。 半波整流利用二極管單向?qū)ㄌ匦?，在輸入為標準正弦波的情況下，輸出獲得正弦波的正半部分，負半部分則損失掉。 橋式整流器利用四個二極管，兩兩對接。輸入正弦波的正半部分是兩只管導通，得到正的輸出；輸入正弦波的負半部分時，另兩只管導通，由于這兩只管是反接的，所以輸出還是得到正弦波的正半部分。 橋式整流器對輸入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。 橋式整流是交流電轉(zhuǎn)換成直流電的第一個步驟。 橋式整流器 BRIDGE RECTIFIERS，也叫做整流橋堆。 橋式整流器是由多只整流二極管作橋式連接，外用絕緣塑料封裝而成，大功率橋式整流器在絕緣層外添加金屬殼包封，增強散熱。橋式整流器品種多，性能優(yōu)良，整流效率高，穩(wěn)定性好，最大整流電流從0.5A到50A，最高反向峰值電壓從50V到1000V。2.1圖2.2 延時電路2.21 555定時器簡介555 定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為 555，用 CMOS 工藝制作的稱為 7555，除單定時器外，還有對應的雙定時器 556/7556。555 定時器的電源電壓范圍寬，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V 工作，輸出驅(qū)動電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。555 定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。555 定時器的內(nèi)部電路框圖和外引腳排列圖分別如圖 2.2.1圖和2.2.2圖所示。它內(nèi)部包括兩個電壓比較器，三個等值串聯(lián)電阻，一個 RS 觸發(fā)器，一個放電管 T 及功率輸出級。它提供兩個基準電壓VCC /3 和 2VCC /3 2.21圖555 定時器的功能主要由兩個比較器決定。兩個比較器的輸出電壓控制 RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當 5 腳懸空時，則電壓比較器 C1 的同相輸入端的電壓為 2VCC /3，C2 的反相輸入端的電壓為VCC /3。若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于VCC /3，則比較器 C2 的輸出為 0，可使 RS 觸發(fā)器置 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3，同時 TR 端的電壓大于VCC /3，則 C1 的輸出為 0，C2 的輸出為 1，可將 RS 觸發(fā)器置 0，使輸出為 0 電平。 它的各個引腳功能如下： 1腳：外接電源負端VSS或接地，一般情況下接地。 8腳：外接電源VCC，雙極型時基電路VCC的范圍是4.5 16V，CMOS型時基電路VCC的范圍為3 18V。一般用5V。 3腳：輸出端Vo 2腳：低觸發(fā)端 6腳：TH高觸發(fā)端 4腳：是直接清零端。當端接低電平，則時基電路不工作，此時不論、TH處于何電平，時基電路輸出為“0”，該端不用時應接高電平。 5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部兩個比較器的基準電壓，當該端不用時，應將該端串入一只0.01F電容接地，以防引入干擾。 7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時器時電容的放電。 在1腳接地，5腳未外接電壓，兩個比較器A1、A2基準電壓分別為的情況下，555時基電路的功能表如表61示。 表61 555定時器的功能表 清零端高觸發(fā)端TH低觸發(fā)端Q放電管T功能00導通直接清零10導通置011截止置11Q不變保持應用555的應用： 2.2.2圖 555定時器（1）構(gòu)成施密特觸發(fā)器，用于TTL系統(tǒng)的接口，整形電路或脈沖鑒幅等； （2）構(gòu)成多諧振蕩器，組成信號產(chǎn)生電路； 如右圖， 振蕩周期： T=0.7（R1+2R2）C 1 （3）構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，用于定時延時整形及一些定時開關(guān)中。 555應用電路采用這3種方式中的1種或多種組合起來可以組成各種實用的電子電路，如定時器、分頻器、脈沖信號發(fā)生器、元件參數(shù)和電路檢測電路、玩具游戲機電路、音響告警電路、電源交換電路、頻率變換電路、自動控制電路等。 2.2.2 由555定時器構(gòu)成的延時電路本延時電路主要是用555定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)電路單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器只有一個穩(wěn)態(tài)狀態(tài)。在未加觸發(fā)信號之前，觸發(fā)器處于穩(wěn)定狀態(tài)，經(jīng)觸發(fā)后，觸發(fā)器由穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)為暫穩(wěn)狀態(tài)，暫穩(wěn)狀態(tài)保持一段時間后，又會自動翻轉(zhuǎn)回原來的穩(wěn)定狀態(tài)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一般用于延時和脈沖整形電路。 接通電源后，未加負脈沖， ，而C充電， 上升，當 時，電路 輸出為低電平，放電管T導通，C快速放電， 使 = 0。這樣，在加負脈沖前， 為低電平， = 0，這是電路的穩(wěn)態(tài)。在t = t0時刻 負跳變（ 端電平小于 ），而 = 0（TH端電平小于 ），所以輸出 翻為高電平，T截止，C充電。 按指數(shù)規(guī)律上升。t = t1時， 負脈沖消失。t = t2時 上升到 （此時TH端電平大于 ， 端電平大于 ）， 又自動翻為低電平。在 這段時間電路處于暫穩(wěn)態(tài)。t t2，T導通，C快速放電，電路又恢復到穩(wěn)態(tài)。由分析可得： 輸出正脈沖寬度 tW = 1.1RC 注意：圖63（a）電路只能用窄負脈沖觸發(fā)，即觸發(fā)脈沖寬度ti必須小于tW23音頻發(fā)生電路2.3.1 多諧振蕩器及其組成的音頻發(fā)生電路多諧振蕩器又稱為無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它沒有穩(wěn)定的輸出狀態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)。在電路處于某一暫穩(wěn)態(tài)后，經(jīng)過一段時間可以自行觸發(fā)翻轉(zhuǎn)到另一暫穩(wěn)態(tài)。兩個暫穩(wěn)態(tài)自行相互轉(zhuǎn)換而輸出一系列矩形波。多諧振蕩器可用作方波發(fā)生器。 接通電源后，假定是高電平，則T截止，電容C充電。充電回路是VCCR1R2 C地，按指數(shù)規(guī)律上升，當上升到時（TH、端電平大于），輸出翻轉(zhuǎn)為低電平。是低電平，T導通，C放電，放電回路為CR2T地，按指數(shù)規(guī)律下降，當下降到時（TH、端電平小于），輸出翻轉(zhuǎn)為高電平，放電管T截止，電容再次充電，如此周而復始，產(chǎn)生振蕩，經(jīng)分析可得 輸出高電平時間 輸出低電平時間 振蕩周期 輸出方波的占空比 為 555定時器用于實際中的實例有：能發(fā)出“叮、咚”聲門鈴的電路和旋光彩燈控制電路而此報警電路就是采用555定時器構(gòu)成的無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器所輸出的波形作為音頻信號。無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器是一種簡單的振蕩電路。它不需要外加激勵信號就便能連續(xù)地、周期性地自行產(chǎn)生矩形脈沖.該脈沖是由基波和多次諧波構(gòu)成，因此稱為多諧振蕩器電路。2.4 總電路第三章 實驗檢測3.1 對總電路的檢測及發(fā)現(xiàn)的問題及解決的方法與結(jié)果對總電路進行實驗檢測時，當冰箱開門時，電路一直工作，關(guān)門時，此電路不工作，實現(xiàn)其設計要求。一、 電路工作時，也就是冰箱開門時電路一直報警。問題分析：1、延時電路異?？赡茉颍篋這個二極管被擊穿，使IC1腳和腳的電位大于1/3Vcc，IC1腳變?yōu)榈碗娖?，從而使IC2、IC3一直正常工作，揚聲器發(fā)出報警聲。 2、延時時間過短可能原因：R8電阻過小，使C1充電時間太短。解決方法：對D二極管進行檢測。 1、用萬用表對其進行單向?qū)щ娦詸z測，看是否單向?qū)?，如是，則證明二極管正常。如否，則二極管被擊穿，更換二極管看電路是否正常工作。如不正常工作，則還有其他原因。 2、調(diào)節(jié)R8看電路是否延時報警，如延時，則調(diào)到延時10秒報警。二、 電路工作時，即冰箱開門一段時間后，未報警問題分析：1、延時電路異