NE555制作的恒温器.doc

电子工程学院课外学分设计报告题目：NE555制作的恒温控制器姓 名： 何峰 学 号： 电B0912 05 专 业：电子信息工程技术 实 验 室： 开放实验室 组 别： 同组人员： 设计时间： 2011 年2月20日 2011 年 6月 30 日评定成绩： 审阅教师： 目 录1专业综合设计任务1 1.1项目的背景1 1.2项目的任务1 1.3项目的目的1 1.4项目的要求与设计指标12.方案设计与论证1 2.1 NE555芯片功能1 2.2整体设计原理33. 硬软件设计44. 实现与测试（或调试）55分析与总结5 5.1电路创新5 5.2心得体会66. 参考文献61. 专业综合设计任务1.1项目的背景旧式的恒温控制器大多数采用继电器来切换加热电源，由于加热电流较大，在使用一段时间后，继电器触点容易被烧毁，因此需要经常更换继电器。自从出现了晶闸管，由于其完全可以取代继电器，因此便开始用它制作无触点的恒温控制器。由于这种恒温控制器采用了热敏电阻、运算放大器和双向晶闸管，它的控制精度高、工作可靠，还能节省维修费用。1.2项目的任务设计一个恒温控制电路，实现对电热器的工作状态的控制。1.3项目的目的1.通过对电子技术的综合应用，使学到的理论知识相互融会贯通，在认识上产生一个飞跃。2.初步掌握一般电子电路设计的方法，得到一些工程设计的初步训练，并为以后的毕业设计奠定良好的基础。3.培养自学能力，独立分析问题解决问题的能力。4.通过课程设计这一教学环节，树立严肃认真，文明仔细，实事求是的科学作用，树立生产观点，经济观点和全局观点。1.4项目的要求与设计指标要求设计的恒温控制电路能实现如下功能：1、电热器加热工作状态显示；2、电热器停止工作状态显示；2. 方案设计与论证NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、功耗、可产生的振荡频率也不大相同；而555是一个用途很广且相当普通的计时IC，只需要少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉波讯号。1) NE555的特点有：1.只需要简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。2.它的操作电源范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑闸配合，也就是它的输出准位及输入触发准位，均能与这些逻辑系列的高、低态组合。3.其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。4.它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。2）NE555引脚位配置说明下：NE555接脚图PIN 1（接地）-地线（或共同接地），通常被连接到电路共同接地。PIN 2（触发点）-这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。触发信号上缘电压须大于2/3VCC，下缘须低于1/3VCC。PIN 3（输出）-当时间周期开始555的输出脚位，移至比电源电压少1.7伏的高电压。周期的结束输出回到0伏左右的低电位。于高电位时的最大输出电流大约200MA。PIN 4（重置）-一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电位。它通常被接到正电源或忽略不用。PIN 5（控制）-这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。当计时器经营在稳定或振荡的运作方式下，这输入能用来改变或调整输出频率。PIN 6（重置锁定）-PIN 6重置锁定并使输出呈低态。当这个接脚的电压从1/3VCC电压以下移至2/3VCC以上时启动这个动作。PIN 7（放电）-这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流能力，当输出为ON时为LOW，对地为低阻抗，当输出为OFF时为HIGH，对地为高阻抗。PIN 8（V+）-这是555计时器IC的正电源电压端。供应电压的范围是+4.5V（最小值）到+16V（最大值）。3）参数功能特性： 供应电压4.5-18V 供应电流3-6MA 输出电流225MA（MAX） 上升/下降时间为100NS NE555引脚图4）NE555的内部功能如下图所示 5）NE555真值表 输入 输出阈值输入（VI1）触发输入（VI2）复位（RD）输出（Vo）放电管TDXX0 0导通 2VCC/3 VCC/311截止2VCC/3 VCC/3 10导通 2VCC/3 VCC/31不变不变 2.2整体设计原理恒温控制器由热敏电阻RT1、RT2、NE555时基电路、温度范围调整RP1、RP2及控制执行机构组成，电路如图1所示。RT1、RP1为上限温度检测电阻，RT2、RP2为下限温度检测电阻。当温度下降时，脚电位低于1/3VCC时，脚输出高电平，J吸合，LED2点亮，开始加热。当温度升高而使IC脚电位高于2/3VCC时，脚输出低电平，J释放，断开控制“电热器”的电源，停止加热。3. 硬软件设计本控制电路的硬件电路设计如图所示：本电路设计中，所需器件清单如下： 编号名称 型号 数量Rt1 Rt2热敏电阻6.8K 负温度系数2Rp1 Rp2微调电阻15K2R3 R4电阻4702C涤纶电容0.01u1LED发光二极管红 绿各一个2IC时基集成电路NE5551J电磁继电器电压6V 电流参考电热器14. 实现与测试（或调试）调整时，首选应调整上限温度，把Rt1置于所要求的上限温度环境中（用温度计监测），过一分钟后（Rt1与环境达到热平衡），调RP1起到LED1刚好发光为止，反复多调几次，可先将脚与地短接一下，使脚输出高电平（LED1亮），这样便于观察翻转状态。然后调整下限温度，过程同上，调整RP2使红LED2亮，也要反复调整几次，可先将脚与电源VCC短接一下，以使脚输出低电平，观察电路翻转状态。 在实际调试过程中，应该对RT1，RP1，RP2的控制得当，才能使效果更加明显。在调试本电路时候发现，该电路最好用小型稳压电源供电。可以使上限及下限温度更容易得到控制。总体来说，该电路的调试过程比较简单，调试也比较成功。5分析与总结5.1电路创新 该电路稍加修改，可作为超（高、低）温报警器。5.2心得体会通过这次的课外学分设计，受益非浅。期间遇到了许多问题，但最后都一一得到解决，通过自己借阅相关的的书籍，查阅相关的资料文献，开拓了知识面。在实际操作方面，得到了很好的提高。总体来说，实验还是比较顺利的。 现将心得体会总结如下：1. 设计初期要考虑周到，否则后期改进很困难。应该在初期就多思考几个问题，进行详细了解，选择最合适的方法动手设计。总体设计原理在整个设计过程中非常重要，应该充分了解电路的原理。2. 设计时，多使用已学的方法，要整体考虑，不可看一步，做一步。在整体设计都正确后，在寻求简化的方法。3. 在设计某些模块的时候无法把握住整体，这时候可以先进行小部分功能的实现，在此基础上进行改造，虽然可能会多花一些时间，但这比空想要有效的多。4. 尽可能使电路连线有序，模块之间关系清楚，既利于自己的修改，也方便后期的调试工作。5. 很多难点的突破都来自于与同学之间的交流，请教于老师，交流使自己获得更多的信息，所以不要怕去问问题。6. 应该有较好的理论基础，整个实验都是在理论的指导下完成的。设计过程中使用了许多理论课上学的内容，如NE555芯片功能等。 本次设计把理论应用到了实践中，同时通过设计，也加深了自己对理论知识的理解和掌