電子課程設(shè)計(jì)報(bào)告定時(shí)關(guān)斷插座

1、精品資料推薦河海大學(xué)計(jì)算機(jī)及信息工程學(xué)院（常州）課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目 定時(shí)關(guān)斷插座 專業(yè)、學(xué)號授課班號學(xué)生姓名指導(dǎo)教師完成時(shí)間精品資料推薦摘要本次課設(shè)是通過設(shè)計(jì)一個(gè)定時(shí)開關(guān)， 預(yù)置一個(gè)時(shí)間， 通過計(jì)數(shù)器倒計(jì)時(shí)方式 進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)定時(shí)未結(jié)束時(shí)，發(fā)出信號“ 1”，主電路接通，電器的工作；當(dāng)定時(shí) 結(jié)束后，發(fā)出信號“ 0”，主電路斷開，電器的不工作。由 555 組成秒脈沖發(fā)生器 2，由 74192構(gòu)成倒計(jì)時(shí)的計(jì)時(shí)器，由 7448 驅(qū)動(dòng) 數(shù)碼管顯示當(dāng)前的時(shí)間，由繼電器控制插座關(guān)斷，并且由 LM339 構(gòu)成的電壓比 較器實(shí)現(xiàn)電路保護(hù)。設(shè)計(jì)電路由這幾個(gè)功能模塊組成， 在這個(gè)設(shè)計(jì)思想的指導(dǎo)下， 運(yùn)用所學(xué)的數(shù) 字電

2、路的知識(shí)，并查閱相關(guān)的資料， 逐漸解決了實(shí)踐中出現(xiàn)的各種問題， 達(dá)到了 設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)了功能。課程設(shè)計(jì)實(shí)踐促進(jìn)了對數(shù)字電路知識(shí)的理解； 了解了理論和實(shí)際相結(jié)合的道 理，體會(huì)到理論與實(shí)際的聯(lián)系與區(qū)別；鍛煉了動(dòng)手能力和獨(dú)立思考能力； 促進(jìn)了 專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)。關(guān)鍵詞： 秒脈沖發(fā)生器、 74LS192、74LS48、數(shù)碼管、過壓欠壓精品資料推薦目錄前言 1 第一章 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 2 第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證與選擇2.1 系統(tǒng)組成32.2 設(shè)計(jì)方案32.3 方案論證與選擇 6第三章 單元電路設(shè)計(jì)3.1 秒脈沖發(fā)生電路73.2 計(jì)數(shù)器93.3 譯碼顯示電路113.4 過壓和欠壓保護(hù)電路 143.5 主電

3、路19 第四章 實(shí)驗(yàn)、調(diào)試及調(diào)試現(xiàn)象與分析 21 結(jié)論 23 參考文獻(xiàn) 24 附錄一 系統(tǒng) PROTEL原理圖 25 附錄二 系統(tǒng) PCB原理圖 26 附錄三 系統(tǒng)實(shí)物圖 27精品資料推薦現(xiàn)今市場上出售的國內(nèi)外各種品牌的電飯煲、電炒鍋、電磁爐等，其控器部 分都是和煲體連在一起使用的， 它雖體積小，方便好用1 ，卻有一個(gè)致命的缺點(diǎn)， 就是易燒毀，并且由于設(shè)計(jì)上的不足，毫無修復(fù)的意義，成本高不算，功率大， 電流強(qiáng)，更易燒毀，同時(shí)還有漏電等不安全因素。為實(shí)現(xiàn)節(jié)省能源和增加使用壽命的目的， 通過定時(shí)關(guān)斷插座的使用可以減少 不必要的用電時(shí)間， 也可以避免忘關(guān)電器電源從而杜絕安全隱患， 同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對 電器

4、通電時(shí)間的科學(xué)管理，大幅提高各種電器的使用壽命。同樣， 工業(yè)生產(chǎn)中許 多地方都需要對電器設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制， 這樣數(shù)字式定時(shí)關(guān)斷插座便顯得特別重 要。本定時(shí)關(guān)斷插座設(shè)計(jì)以繼電器和時(shí)間定時(shí)控制器串并在電器電路上，啟動(dòng) 時(shí)間控制器、電磁線匝動(dòng)作， 吸動(dòng)繼電器中間斷開的雙向觸點(diǎn)接通， 便可實(shí)現(xiàn)在 同樣計(jì)時(shí)條件下長時(shí)間向電器穩(wěn)定輸電。它具有很高的實(shí)用價(jià)值， 像現(xiàn)在的一些家電如全自動(dòng)洗衣機(jī)、 空調(diào)等都需要 實(shí)現(xiàn)定時(shí)關(guān)斷控制這樣的功能。 還有一些設(shè)備如果在設(shè)計(jì)時(shí)加上數(shù)字定時(shí)技術(shù)便 會(huì)更加提高設(shè)備的性能。它設(shè)計(jì)科學(xué)、合理、功能可靠，裝有過壓保護(hù)電路；它可保證電路出現(xiàn)過 壓情況時(shí)，電路能夠及時(shí)斷開，安全可靠，使

5、之更加自動(dòng)化、智能化，更方便使 用和操作。精品資料推薦第一章 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1.1 設(shè)計(jì)要求一、 基本要求用仿真軟件設(shè)計(jì)并制作一數(shù)字定時(shí)關(guān)斷插座， 此插座采用 BCD撥盤預(yù)置插座 通電時(shí)間。預(yù)置時(shí)間以后，按下另一個(gè)開關(guān)，電路通電。通電后，燈亮，同時(shí)計(jì) 數(shù)器開始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)時(shí)采用倒計(jì)時(shí)的方式并通過七段數(shù)碼管顯示。 ，當(dāng)時(shí)間顯示 為 0 時(shí)，插座發(fā)出關(guān)斷信號，插座處于開態(tài)，供電結(jié)束，燈滅。再按開關(guān)時(shí)，預(yù) 置端復(fù)位，倒計(jì)時(shí)又開始。用 protel 畫出電路原理圖，并將其轉(zhuǎn)換成 PCB圖。二、 提高要求設(shè)計(jì)并制作過壓欠壓保護(hù)電路并將其接入電路中構(gòu)成一個(gè)整體。 當(dāng)電路出現(xiàn) 過壓或欠壓時(shí)，要求計(jì)時(shí)停止并且保

6、持停止時(shí)的狀態(tài)以便正確信號輸入時(shí)計(jì)時(shí)器 能夠從保持態(tài)開始計(jì)時(shí)，從而可以保證計(jì)時(shí)器記錄正確的通電時(shí)間。精品資料推薦第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證與選擇2.1 系統(tǒng)的組成 這一系統(tǒng)具體分為五大主要部分：主電路、秒脈沖發(fā)生器、定時(shí)器、譯碼顯 示電路、 過壓欠壓保護(hù)電路。這五部分都在整個(gè)電路中起到不可缺少的作用， 但 又起到各自不同的功能， 其中秒脈沖發(fā)生器又來產(chǎn)生脈沖， 定時(shí)器實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能， 譯碼顯示電路實(shí)現(xiàn)譯碼顯示功能， 過壓欠壓電路實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能， 把他們互相之間 配合起來組成整個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字定時(shí)開關(guān)的功能。其系統(tǒng)功能組成圖如圖 2.1 所示。圖 2.1 系統(tǒng)功能組成圖2.2 主電路及過壓欠壓保護(hù)電路

7、方案設(shè)計(jì)一、方案設(shè)計(jì)一由兩個(gè) LM339及其電阻 、電容、 5V穩(wěn)壓源分別構(gòu)成過壓保護(hù)和欠壓保護(hù)電精品資料推薦路，將兩個(gè)保護(hù)電路 74LS14的輸出分別接到 7411的 1A、1B, 74LS32 的輸出接 到 7411 的 1C，再經(jīng)過 74LS11 輸出并接到主電路中。其中，主電路有 NPN型三 極管、二極管、繼電器、插座和電源組成 3 。同時(shí)將過壓保護(hù)電路的反相端和欠 壓保護(hù)電路的同相端與主電路的電源正極相接。 圖 2.1 和圖 2.2 分別為主電路原 理圖和過壓欠壓保護(hù)電路原理圖。圖 2.2.1 方案一主電路組成圖圖 2.2.2 方案一過壓保護(hù)電路（左）和欠壓保護(hù)電路（右）組成圖、設(shè)計(jì)

8、方案二精品資料推薦有兩個(gè) LM339、電阻、繼電器和 5V 穩(wěn)壓源分別構(gòu)成過壓保護(hù)電路和欠壓保 護(hù)電路。 保護(hù)電路的輸出通過繼電器接入主電路中，其中主電路只由繼電器、 插 座和電源構(gòu)成， 保護(hù)電路中的繼電器接中間觸點(diǎn)接主電路中電源的負(fù)極， 常閉觸 點(diǎn)接燈泡一端。圖2.3和圖2.4 分別為主電路原理圖和過壓欠壓保護(hù)電路原理圖 （ 其他部分電路原理圖與方案一相同 ） ：圖 2.2.3 方案二主電路原理圖圖 2.2.4 方案二過壓保護(hù)電路（左）和欠壓保護(hù)電路（右）組成圖2.3 方案選擇精品資料推薦比較方案一和方案二，方案二的主電路原理圖較簡單，但其在主電路和保 護(hù)電路中都用了繼電器，并且沒有用三極管

9、與繼電器連接，即使電壓比較器輸 出低電平，仍然會(huì)有數(shù)毫安的電流流過繼電器，因此不能實(shí)現(xiàn)理想的電隔離； 繼電器導(dǎo)通后的功耗和發(fā)熱量大， 且電子元器件的溫度特性和電子線路的抗干 擾能力較差，耐輻射能力也較差，如不采取有效措施，則工作可靠性低。在實(shí) 際運(yùn)用中，過壓保護(hù)電路和欠壓保護(hù)電路難于同時(shí)接入電路。綜合以上因素等， 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)選擇方案一。第三章 單元電路設(shè)計(jì)精品資料推薦本定時(shí)關(guān)斷插座由秒脈沖發(fā)生器、定時(shí)器、譯碼顯示電路、過壓和欠壓保護(hù) 電路、一些門電路以及繼電器和插座及電源組成的主電路所構(gòu)成的。 其工作原理 是由 555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩電路作為秒脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生脈沖信號， 將此脈 沖信號輸入

10、計(jì)時(shí)電路， 計(jì)時(shí)電路由 74LS192構(gòu)成，利用 74LS192的減計(jì)數(shù)端進(jìn)行 倒計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)范圍是 099，由于輸入的脈沖信號的頻率接近一秒，計(jì)數(shù)器是每 秒減一計(jì)數(shù)，再通過 74LS48譯碼器進(jìn)行譯碼由共陰數(shù)碼管顯示。主電路可由一 個(gè)三輸入與門（ 74LS11）的輸出信號控制。 7411 的三個(gè)輸入信號分別是譯碼輸 出信號、 過壓電路輸出信號和欠壓電路輸出信號。 當(dāng)譯碼器的輸出端全為低電平 時(shí)，數(shù)碼管上顯示的是“ 0”，而八個(gè)低電平信號經(jīng)過或門電路（ 74LS32）可以得 到一個(gè)低電平來控制主電路關(guān)斷。 這個(gè)低電平經(jīng)非門輸出高電平后能夠與秒脈沖 發(fā)生器的輸出信號經(jīng)過或門電路輸出反饋到定時(shí)器的保

11、持端， 使得計(jì)數(shù)器停止計(jì) 數(shù)，數(shù)碼管的顯示停留在“ 0”。當(dāng)主電路出現(xiàn)過壓或欠壓情況時(shí)，保護(hù)電路輸出 “0”信號，經(jīng)與門輸入到主電路，使得繼電器失電，主電路斷開，插座失電， 從而達(dá)到保護(hù)作用。同時(shí)，過壓和欠壓保護(hù)電路的輸出均接到非門電路輸入端， 與脈沖信號和譯碼輸出信號經(jīng)或門電路輸出接入定時(shí)器的保持端， 以保證當(dāng)電路 在計(jì)數(shù)未結(jié)束過程中的任意時(shí)刻出現(xiàn)過壓或欠壓情況時(shí)， 計(jì)數(shù)可以停止并且數(shù)碼 管顯示保持停止時(shí)的狀態(tài)， 而當(dāng)電路重新輸入正確信號時(shí)， 計(jì)數(shù)器可以從保持態(tài) 開始繼續(xù)計(jì)時(shí)， 從而保證數(shù)碼管顯示正確的通電時(shí)間。 整個(gè)電路用到一個(gè)按鈕控 制計(jì)數(shù)器的異步并行置數(shù)端，使得再按按鈕時(shí)，倒計(jì)時(shí)又開始

12、。以下是具體單元 電路設(shè)計(jì)。3.1 秒脈沖發(fā)生電路3.1.1 基本原理秒脈沖發(fā)生電路采用 555 定時(shí)器組成的多諧振蕩器振蕩產(chǎn)生周期為 1s 的矩 形脈沖 2，從而為計(jì)數(shù)器提供觸發(fā)信號。其中，可通過 R1、R2、C 來控制充放 電時(shí)間。本實(shí)驗(yàn)采用電阻 R1、R2（10K、10K） 和電容 C（ 47uF）控制周期為 1s。 其原理圖及其仿真輸出波形圖如圖 3.1 所示.精品資料推薦圖 3.1 秒脈沖發(fā)生器原理圖及其仿真輸出波形圖3.1.2 有關(guān)參數(shù)及計(jì)算1、理論數(shù)據(jù)： 多諧振蕩器的振蕩周期 T1 計(jì)算公式為：T1=(R1+2R2)*ln2*C 各參數(shù)的值：R1=10k R2=10kC=47F將

13、各參數(shù)的值代入上面的計(jì)算公式得：T1=0.986s2、實(shí)際測得數(shù)據(jù)：T1=1.00s精品資料推薦3、誤差計(jì)算與分析：誤差=(1.00 0.986)/0.986=1.4% ，由于 ln2 的存在，理論計(jì)算產(chǎn)生的結(jié)果不是精確值。3.2、計(jì)數(shù)器3.2.1 器件選擇本定時(shí)關(guān)斷插座電路中計(jì)時(shí)器選用 74LS192。3.2.1 器件功能 474LS192 是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，它具有雙時(shí)鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能，其引腳排列及邏輯符號如圖 3.2.1 所示：圖 3.2.1 74LS192 的引腳排列及邏輯符號( a)引腳排列(b) 邏輯符號圖中： 為置數(shù)端， CPU為加計(jì)數(shù)端， CPD為減計(jì)數(shù)端，為

14、非同步進(jìn)位輸出端， 為非同步借位輸出端， P0 、P1、P2、P3 為計(jì)數(shù)器輸入端， 為清除端， Q0、Q1 、Q2、Q3 為數(shù)據(jù)輸出端，可由 PL 端和 Q0、Q1 、Q2、Q3 完成數(shù)字定時(shí)功能。 74LS192 具體功能如表 3.2.1 所述。表 3.2 .1 74LS192 功能表精品資料推薦輸入輸出MRPLCPUCPDP3P2P1P0Q3Q2Q1Q010000001dcbadcba011加計(jì)數(shù)011減計(jì)數(shù)3.2.3 基本原理本定時(shí)關(guān)斷插座利用 74LS192的減計(jì)數(shù)功能， 即 5 端（CPU引腳）接高電平， LD端經(jīng)上拉電阻接 Vcc，由 PL 端和開關(guān) SW1 、SW2 、SW3

15、、SW4 、SW5 、SW6、 SW7 、SW8 分別控制的兩個(gè) 74192 （U1 、U2）的輸入端（ A、B、C、D）完 成數(shù)字定時(shí)功能，在 099 間任意置數(shù)。其輸出端 （QA 、QB、QC、QD） 分別接 入 74LS48 的輸入端（ A0、A1、A2、A3）。 74LS192 由秒脈沖發(fā)生器的輸出信 號觸發(fā)。其原理圖如圖 3.2.2 所示，其中左邊計(jì)數(shù)器控制個(gè)位數(shù)，右邊計(jì)數(shù)器控 制十位數(shù)，左邊 4 端接秒脈沖發(fā)生器輸出端。精品資料推薦圖 3.2.2 計(jì)數(shù)器模塊原理圖3.3 譯碼顯示電路3.3.1 器件選擇譯碼顯示電路選用 74LS48 進(jìn)行譯碼，選用共陰七段數(shù)碼管進(jìn)行顯示3.3.1

16、器件功能一、七段發(fā)光二極管 (LED)數(shù)碼管LED數(shù)碼管是目前最常用的數(shù)字顯示器，圖 3.3.1(a) 、 (b) 分別為共陰管和 共陽管的電路 5 ，(c) 為兩種不同出線形式的引出腳功能圖 5。共陰管陰極全部接“ 1” 電平驅(qū)動(dòng)，陽極接譯碼管輸出；共陽管陽極全部接 “0”電平驅(qū)動(dòng)，陰極接譯碼管輸出。一個(gè) LED數(shù)碼管可用來顯示一位 09 十進(jìn)制數(shù)和一個(gè)小數(shù)點(diǎn)。小型數(shù)碼管 ( 0.5 寸和 0.36 寸)每段發(fā)光二極管的正向壓降，隨顯示光(通常為紅、綠、 黃、橙色)的顏色不同略有差別，通常約為 22.5V ，每個(gè)發(fā)光二極管的點(diǎn)亮電 流在 510mA。LED數(shù)碼管要顯示 BCD碼所表示的十進(jìn)制

17、數(shù)字就需要有一個(gè)專門的譯碼器，該譯碼器不但要完成譯碼功能，還要有相當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)能力(a) 共陰連接(“ 1”電平驅(qū)動(dòng))(b)共陽連接(“0”電平驅(qū)動(dòng))c)兩種不同出線形式的引出腳功能圖圖 3.3.1 LED 數(shù)碼管精品資料推薦二、BCD碼七段譯碼驅(qū)動(dòng)器此類譯碼器型號有 74LS47（共陽），74LS48（共陰），CC4511（共陰）等，本實(shí) 驗(yàn)系統(tǒng)采用 74LS48BCD碼鎖存七段譯碼驅(qū)動(dòng)器。驅(qū)動(dòng)共陰極 LED數(shù)碼管。74LS48 引腳排列如圖 3.3.2 6 ：圖 3.3.2 74LS48 的引腳圖 其中：A、B、C、D 是BCD碼輸入端；OA、OB、OC、OD、OE、OF、OG 譯碼輸出端，輸

18、出“ 1”有效，用來驅(qū)動(dòng)共陰極 LED 數(shù)碼管。LT 測試輸入端， LT“ 0”時(shí)，譯碼輸出全為“ 1”BI 消隱輸入端， BI“ 0”時(shí)，譯碼輸出全為“ 0”RBI 鎖定端，輸入“ 1”時(shí)譯碼器處于鎖定（保持）狀態(tài)，譯碼輸出保持在 前一輸入為“ 0”時(shí)的數(shù)值，輸入“ 0”時(shí)為正常譯碼。表 3.3.1 74LS48 功能表輸 入 輸 出RBIBILTDCBAOA0BOCODOEOFOG顯示字形01111111010000000消隱01100001111110011000101100000110010110110101100111111001精品資料推薦011010001100110110101

19、10110110110110001111101101111110000011100011111110111001111001101110100000000消隱01110110000000消隱01111000000000消隱01111010000000消隱01111100000000消隱01111110000000消隱111鎖存鎖存表 3.3.1 為 74LS48功能表 6 。74LS48內(nèi)接有上拉電阻，故只需在輸出端 與數(shù)碼管筆段之間串入限流電阻即可工作。 譯碼器還有拒偽碼功能， 當(dāng)輸入碼超 過 1001 時(shí)，輸出全為“ 0”，數(shù)碼管熄滅。3.3.3 、基本原理74LS48的輸出端與數(shù)碼管的管

20、腳順序相接，輸入端與 74LS192 輸出端相 接。數(shù)碼管 1和6引腳接地。當(dāng)數(shù)碼管管腳輸入“ 1”時(shí)對應(yīng)的段亮，輸入“ 0” 時(shí)對應(yīng)的段不亮，實(shí)現(xiàn)譯碼功能。圖 4.3.3 （a） 、（ b）分別為定時(shí)關(guān)斷插座電 路數(shù)碼顯示原理圖和譯碼原理圖。a）數(shù)碼顯示模塊原理圖精品資料推薦（b）譯碼模塊原理圖圖 3.3.3 譯碼顯示模塊原理圖3.4 過壓和欠壓保護(hù)電路3.4.1 器件選擇 本定時(shí)關(guān)斷插座過壓和欠壓保護(hù)電路模塊均采用電壓比較器構(gòu)成。 電壓比較 器采用 LM339 。3.4.2 器件功能 7、 LM339 引腳LM339芯片內(nèi)部裝有四個(gè)獨(dú)立的電壓比較器，是很常見的集成電路。利用LM339可以方

21、便的組成各種電壓比較器電路和振蕩器電路。圖 3.4.1 為 LM339引腳圖，其中 Output 代表輸出， input 代表輸入3.4.1 LM339 引腳圖精品資料推薦二、LM339電壓比較器的特點(diǎn)和一些參數(shù)：1）電壓失調(diào)小，一般是 2mV；2）共模范圍非常大，為 0v 到電源電壓減 1.5v ；3）他對比較信號源的內(nèi)阻限制很寬；4）LM339 vcc 電壓范圍寬，單電源為 2-36V，雙電源電壓為 1V- 18V；5）輸出端電位可靈活方便地選用。6）差動(dòng)輸入電壓范圍很大，甚至能等于 vcc ；3.4.3、過壓保護(hù)電路基本原理及其參數(shù)選擇和相關(guān)數(shù)據(jù)一、定時(shí)關(guān)斷插座過壓保護(hù)電路基本原理 3L

22、M339 反相端通過電阻接到插座正端，即接采樣電壓。當(dāng)采樣電壓高于同 相端參考電壓時(shí)，電壓比較器輸出為低電平，主電路斷開，計(jì)數(shù)停止且保持；當(dāng) 采樣電壓低于同相端參考電壓時(shí)， 電壓比較器輸出為高電平，電路正常運(yùn)行。其 原理圖如圖 3.4.3 所示，其中， C1、C2并聯(lián)在輸出端，避免電壓過大時(shí)產(chǎn)生的干擾影響電路精品資料推薦圖 3.4.3 過壓保護(hù)模塊原理圖及其仿真波形圖、參數(shù)選擇和相關(guān)數(shù)據(jù)1、理論計(jì)算：(1)同相端電壓 V+:V+=U1/(R3+R4)*R4各參數(shù)的值：R3=1K,R4= 4.1K,U1=5V經(jīng)計(jì)算：V+= 5/(1+4.1)*4.1=4.0196V(2) 反相端電壓(基準(zhǔn)電壓)

23、 V- ：V-=U2/(R5+R6)*R6各參數(shù)的值：R5=2K,R6=1K,U2=13V經(jīng)計(jì)算：V-=13/(2+1)*1=4.33V( 3)輸出電壓 V0 ：由示波器可知： V0=0.80V2、實(shí)際測量值：V+=3.99V，V-=4.06V，V0=0.06V3、結(jié)果分析：當(dāng) V- 大于 V+時(shí)，電壓比較器輸出為低電平，此時(shí)電路處于過壓狀態(tài)。將此 信號輸入主電路， 主電路斷開。同時(shí)， 將此信號通過相關(guān)門電路與秒脈沖發(fā)生 器作用，可控制定時(shí)停止。理論值大于實(shí)際值。4、誤差計(jì)算與分析：1)計(jì)算V+誤差=(4.0196-3.99 )/4.0196=0.74% ；V- 誤差=(4.33-4.06 )

24、/4.33=6.2% 。2)分析精品資料推薦實(shí)際測量過程中， 一些客觀因素和主觀因素都會(huì)造成誤差。 如儀器的精確 度和準(zhǔn)確度，周圍環(huán)境（如溫度、空氣濕度等）以及測量時(shí)人的心理因素等造 成誤差。3.4.4、欠壓保護(hù)電路基本原理及其參數(shù)選擇和相關(guān)數(shù)據(jù)、定時(shí)關(guān)斷插座欠壓保護(hù)電路基本原理 3LM339 同相端通過電阻接到插座正端，即接采樣電壓。當(dāng)采樣電壓低于同相端參考電壓時(shí)，電壓比較器輸出為低電平，主電路斷開，計(jì)數(shù)停止且保持；當(dāng) 采樣電壓高于同相端參考電壓時(shí)，電壓比較器輸出為高電平，電路正常運(yùn)行原理圖如圖 3.4.4 所示圖 3.4.4 欠壓保護(hù)模塊原理圖及其仿真波形圖、參數(shù)選擇和相關(guān)數(shù)據(jù)精品資料推薦

25、1、理論計(jì)算：(1)同相端電壓 V+:V+=U1/(R8+R9)*R9各參數(shù)的值：R8=1K,R9=1K,U1=2V經(jīng)計(jì)算：V+= 4/(1+1)*1=2V(2) 反相端電壓(基準(zhǔn)電壓) V- ：V-=U2/(R10+R11)*R11 各參數(shù)的值：R10=4.2K,R11=3.3K,U2=5V經(jīng)計(jì)算：V-=5/(4.2+3.3)*3.3=2.1997V( 3)輸出電壓 V0 ：由示波器可知： V0=0.80V2、實(shí)際測量值：V+=1.93V，V-=2.23V，V0=0.07V3、結(jié)果分析：當(dāng) V- 大于 V+時(shí)，電壓比較器輸出為低電平，此時(shí)電路處于欠壓狀態(tài)。將此信 號輸入主電路，主電路斷開。

26、同時(shí)，將此信號通過相關(guān)門電路與秒脈沖發(fā)生器作 用，可控制定時(shí)停止。4 、誤差計(jì)算與分析：(1)計(jì)算V+誤差 =(1.93-2.00 )/2.00=3.5% ；V- 誤差=(2.23-2.1997 )/2.1997=1.4% 。(2)分析 實(shí)際測量過程中，一些客觀因素和主觀因素都會(huì)造成誤差。如儀器的精確 度和準(zhǔn)確度，周圍環(huán)境(如溫度、空氣濕度等)以及測量時(shí)人的心理因素等造成 誤差。精品資料推薦3.5 主電路3.5.1 器件選擇主電路主要由 NPN型三極管、二極管、繼電器、插座、電源和電阻成。其電 路中是否通電由 74LS11輸出信號決定。3.5.2 器件功能一、基極下拉電阻 R1實(shí)現(xiàn)功能1、防止

27、三極管受噪聲信號的影響而產(chǎn)生誤動(dòng)作，使晶體管截止更可靠下。 但是電阻不能過小，過小則會(huì)有較大的電流由電阻流入地。2、當(dāng)三極管開關(guān)作用時(shí) ,ON和 OFF時(shí)間越短越好,為了防止在 OFF時(shí),因晶 體管中的殘留電荷引起的時(shí)間滯后 ,在 B,E 之間加一個(gè) R 起到放電作用。3、三極管基級加電阻主要是為了設(shè)置一個(gè)偏置電壓，這樣就不會(huì)出現(xiàn)信號 的失真。而且同時(shí)還是為了防止輸入電流過大，加個(gè)電阻可以分一部分電流，這 樣就不會(huì)讓大電流直接流入三極管而損壞。二、三極管實(shí)現(xiàn)功能這里三極管相當(dāng)于開關(guān)，當(dāng)三極管基極輸入“ 0”信號時(shí)，三極管不導(dǎo)通， 相當(dāng)于開關(guān)斷開，繼電器兩端電壓差為 0V，繼電器觸點(diǎn)斷開，插座失

28、電，發(fā)光 二極管不亮；當(dāng)三極管基極輸入“ 1”信號時(shí)，三極管導(dǎo)通，相當(dāng)于開關(guān)閉合， 繼電器兩端電壓差為 5V，繼電器觸點(diǎn)依然閉合，發(fā)光二極管保持亮；三、二極管實(shí)現(xiàn)的功能繼電器具有儲(chǔ)能作用， 當(dāng)插座失電時(shí)，繼電器可通過二極管釋放能量，形成 回路。3.5.3 基本原理精品資料推薦當(dāng) 74LS11輸出“1”信號時(shí)，三極管導(dǎo)通， 繼電器兩端有電壓差， 觸點(diǎn)動(dòng)作， 主電路通電，電路正常工作；當(dāng) 74LS11輸出“ 0”信號時(shí)，三極管截止，繼電器 失電，觸點(diǎn)動(dòng)作，主電路斷電，發(fā)光二極管不亮。其原理圖如圖 3.5 所示，其中 74LS11的 1A、1B引腳分別接過壓、欠壓保護(hù)電路的輸出， 1C接 74LS4

29、8的輸入 經(jīng)過或門后的輸出。圖 3.5 主電路模塊原理圖精品資料推薦第四章 實(shí)驗(yàn)、調(diào)試及調(diào)試現(xiàn)象與分析 在開始實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)前，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，分析實(shí)驗(yàn)所涉及的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，查閱身 邊的資料， 并根據(jù)自己以前所學(xué)的理論知識(shí)，在紙上設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)電路模型， 然后 根據(jù)電路模型進(jìn)行仿真。在仿真時(shí)， 將定時(shí)譯碼顯示與過壓欠壓分開進(jìn)行， 兩部份均達(dá)到了理論上設(shè) 想的結(jié)果，但當(dāng)將兩部份連接到一起時(shí)，仿真顯示有錯(cuò)，不能運(yùn)行。經(jīng)反復(fù)檢查 驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)理論和電路原理圖均無錯(cuò)， 猜想產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因在仿真軟件本身。 于 是，開始連接實(shí)物圖，決定在實(shí)際操作中驗(yàn)證猜想。在開始實(shí)際操作時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路，分模塊進(jìn)行連接和調(diào)試。第一步，測

30、試脈沖發(fā)生器。在初次測試脈沖發(fā)生器輸出是否是周期為 1s 的 脈沖時(shí)， 示波器顯示的波形不是脈沖而是無法識(shí)別的波形。于是， 猜想是電路連 接接觸不良的原因，并將電路各接觸點(diǎn)重新檢查一遍，確認(rèn)無誤后，再次測試， 輸出波形仍不能識(shí)別。又將電路與電源斷開，測試是否是電源輸入信號不正確， 最終，發(fā)現(xiàn)確實(shí)是儀器問題， 并且換了儀器重新接入電路測試， 此時(shí)示波器顯示 波形為周期為 1s 的脈沖。確定脈沖發(fā)生器模塊正確。第二步， 測試譯碼顯示部分。確認(rèn)脈沖發(fā)生器無誤后， 開始接連定時(shí)譯碼顯 示部分并將脈沖發(fā)生器接入電路并進(jìn)行測試。 測試時(shí)，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管顯示的是亂碼。 經(jīng)分析， 猜想是電路連接有錯(cuò)， 于是開始檢

31、查線路連接， 檢查中運(yùn)用萬用表測試 兩點(diǎn)間連接是否有誤或是漏接。最終， 檢查出線路連接有錯(cuò)， 且有芯片的電源引 腳和接地引腳漏接，改正后重新測試， 譯碼顯示與理論完全一致， 同時(shí)可實(shí)現(xiàn)定 時(shí)功能。第三步，測試主電路無過壓或欠壓情況出現(xiàn)時(shí)定時(shí)結(jié)束后能否斷開。首先， 將主電路連入電路中。 經(jīng)測試，電路在正常運(yùn)行時(shí)， 二極管不亮， 且定時(shí)結(jié)束后， 聽不到繼電器動(dòng)作的聲音。 于是，再次檢查。 分析可知， 定時(shí)譯碼顯示模塊無錯(cuò)， 主電路和門電路必有錯(cuò)。分別檢測主電路和門電路，測試后，發(fā)現(xiàn)主電路無錯(cuò)。 最終，檢測出，門電路中的一個(gè)芯片引腳壞了。換上芯片后，重新調(diào)試電路，發(fā) 現(xiàn)電路在正常運(yùn)行時(shí)二極管亮， 但

32、定時(shí)結(jié)束后仍不到繼電器動(dòng)作的聲音即二極管 不滅。反復(fù)測試后，現(xiàn)象仍如上。最終，通過查閱資料得知，主電路中，接近 5V 的電壓經(jīng)三極管后不能放大從而無法驅(qū)動(dòng) 12V 的繼電器。換用 5V 的繼電器精品資料推薦后，電路在正常運(yùn)行時(shí)，二極管亮，且定時(shí)結(jié)束后，聽到繼電器動(dòng)作的聲音，二 極管滅，達(dá)到理論結(jié)果。第四步，測試測試主電路有過壓或欠壓情況出現(xiàn)時(shí)能否斷開。首先，將過壓 電路和欠壓電路接入電路中，對主電路電壓采樣，當(dāng)采樣電壓高于參考電壓時(shí)， 二極管滅；同樣，當(dāng)采樣電壓高于參考電壓時(shí)，二極管滅。同時(shí)，驗(yàn)證了仿真是 的猜想。第五步， 實(shí)際電路的改進(jìn)。在完成第四步的測試時(shí)， 整個(gè)電路已經(jīng)達(dá)到基本 要求，但是，在測試第四步時(shí)， 出現(xiàn)了二極管滅但計(jì)數(shù)器仍在計(jì)數(shù)的現(xiàn)象。 于是， 對電路進(jìn)行改進(jìn)， 使電路最終實(shí)現(xiàn)二極管滅但計(jì)數(shù)器不再計(jì)數(shù)并且數(shù)碼管顯示保 持在二極管滅時(shí)的狀態(tài)的功能。經(jīng)分析，畫原理圖，仿真，最終確定了方案。將 過壓保護(hù)電路和欠壓保護(hù)電路的輸出經(jīng)過非門輸出與脈沖信號及譯碼顯示輸出 經(jīng)或非門后的輸出信號三者再經(jīng)或門輸出到計(jì)數(shù)器減數(shù)端。完成實(shí)物圖連接后， 經(jīng)測試，欠壓時(shí)，二極管滅且計(jì)數(shù)器不再計(jì)數(shù)并且數(shù)碼管顯示保持在二極管滅時(shí) 的狀態(tài)，但是，過壓時(shí)，出現(xiàn)“清