自动温控报警器系统

五、自动温控报警器系统

(一)实训

1.实训电路设计要求

设计一个温度报警系统电路能够实现如下功能：　

①设定一个温度上限值，当温度低于这个值的时候，数码管能够按1、2、3、4、5的顺序循环的显示。

②当温度超过上限值的时候，蜂鸣器发出报警的声音，3秒后数码管显示5，并一闪一闪。

③待温度低于上限温度时，数码管又按1、2、3、4、5的顺序循环的显示。

2.实训目的

①学会对集成电路CD4017、CD4511、NE555、LM324的综合运用。

②学会对热敏电阻与继电器的工作特点的合理运用。

3.实训电路原理图

如图8－10所示。

4.实训知识储备

①CD4017、CD4511、NE555、LM324集成电路详细管脚功能。

②热敏电阻与继电器的灵活运用。

5.工作原理

①调节可调电阻RP1使B点的电位略高于A点电位，并把此时的温度定为常温的上限值。

②在常温范围内，因为B点电位略高于A点电位，所以比较器1脚输出低电平，蜂鸣器不工作。同时，比较器的5脚为低电位，6脚为高电位，比较器7脚输出低电平，三极管VT1截止，继电器不工作，CD4017的脉冲输入端得不到NE555输出的脉冲，CD4017的Q0到Q4端按顺序输出高电平。相应的通过编码及译码，数码管按顺序显示1、2、3、4、5。

③温度超过上限值的时候，热敏电阻阻值减小，A点电位上升，大于B点电位，比较器1脚输出高电平，蜂鸣器鸣叫提醒示超温。同时，1脚输出对电容C1进行充电，三秒后5脚的电位高于6脚电位，7脚输出高电位，三极管VT1导通，继电器工作，CD4017的CP端得不到方波停止工作。同时，继电器把方波转接到CD4511的4脚。同时7脚的高电平，又通过D1、D2编码让数码管显示5。

④因为CD4511的4脚为消隐端，它加了方波后，数码管会一亮一灭的显示5，形成一闪一闪的动态效果。

5.作品调试

①作品完成后，调节电阻RP1使B点的电位略高于A电位，假设为温度上限值临界点。

②本电路使用9V电源，调节可调电阻RP2使D点的电位为+7V左右。

③可调电阻RP3、电阻R18与电容C1组成延时电路，调节电阻RP3使电路延时3秒。

④本电路要注意数字集成电路输入端的高阻态影响，所以电路图中的电阻R13～R17与电容C3、C4均为消除高阻态而设置的。

⑤电阻R21为上拉电阻，无外界干扰情况下，电阻下端为高电平。

⑥CD4017的Q5端为高电平时，通过D1送至复位端15脚，让CD4017强行复位。

6.实训中出现的问题及问题解决方框图

(1)电路工作方框图(图8－9)

图8－9　自动温控报警器系统电路工作方框图

(2)实训中出现的问题及解决方法

①作品完成上电后，在正常温度范围内蜂鸣器不工作，LED1一闪一闪，数码管一闪一闪显示1、2、3、4、5。A.由问题现象可知道U3、U2、U1工作正常，问题就出在U4消隐工作控制电路。B.首先用万用表检测U4消隐端4脚电压情况，如电压为脉冲变化，只要检查继电器与常开端与U4的4脚连接情况，就可以解决问题。

②当温度超过温度上限值时，蜂鸣器鸣叫报警，三秒数码管一闪一闪显示0。A.由问题现象可知道U3、U2、U1工作正常，问题就出在U4的BCD码输入端工作控制电路。B.首先用万用表检测U4的A、C端对地电压，如有的话，更换U4即可。C.若无的话，就用万用表检测二极管D1、D2的好坏，若坏更换即可。D.若好，检测U1B输出端对地电压即可解决问题。

③当温度超过温度上限值时，蜂鸣器鸣叫报警，LED1一闪一闪，14脚无信号输入，但数码管却会一闪一闪显示5、7。A.由问题现象可知道U4、U2、U1工作正常，问题就出在U3的输出端工作控制电路。B.首先用万用表检测二极管D12导通情况，若导通且输出高电平，只要更换C3即可。C.若截止的话，检测U1B输出情况及D12好坏，即可以解决问题。

(二)元器件选择

1.元器件清单

表8－5　自动温控报警器系统元器件清单表

2.元器件选择注意点

①蜂鸣器为有源5V。

②热敏电阻为负热敏10KΩ。

③七段数码管最好为共阴的，便于使用。

④继电器为9V/2A，有5个管脚。

(三)知识升华

假设在本温控报警系统实验的基础上，设计一个既能有上限报警，又可以下限报警的电路，怎样设计？