【文章內(nèi)容簡介】 NE555集成塊引腳圖如圖 35所示： 圖 35 NE555 集成塊引腳圖 應(yīng)用十分 廣泛， 包括 如下幾種電路： 1．單穩(wěn)類 作用：定延時，消抖動，分（倍）頻，脈沖輸出，速率檢測等。 2．雙穩(wěn)類 作用：比較器，鎖存器，反相器，方波輸出及整形等。 3．無穩(wěn)類 作用：方波輸出，電源變換，音響報警，玩具，電控測量，定時 等。 555電路在應(yīng)用和工作方式上一般可歸納為 三 類。每類工作方式又有很多個不同的電路。在實(shí)際應(yīng)用中，除了單一品種的電路外，還可組合出很多不同電路，如：多個單穩(wěn)、多個雙穩(wěn)、單穩(wěn)和無穩(wěn)，雙穩(wěn)和無穩(wěn)的組合等。本設(shè)計選用雙穩(wěn)類電路，用 NE555構(gòu)成一個施密特觸發(fā)器，施密特觸發(fā)器圖如圖 36所示。 圖 36 施密特觸發(fā)器 繼電器 當(dāng)輸入量 （如電壓、電流、溫度等） 達(dá)到規(guī)定值時，使被控制的輸出電路導(dǎo)通或斷開的電器?？煞譃殡姎饬?(如電流、電壓、頻率、功率等 )繼電器及非電氣量 (如溫度、壓力、速度等 )繼電器兩大類。具有動作快、工作穩(wěn)定、使用壽命長、體積小等優(yōu)點(diǎn)。 13 廣泛應(yīng)用于電力 保護(hù)、自動化、運(yùn)動、遙控、 測量和通信等裝置中。 繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和 被控制系統(tǒng) （又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實(shí)際上是用較 小的電流去控制較大電流的一種 “ 自動開關(guān) ” 。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用 。 繼電器的選用 ① 控制電路的電源電壓，能提供的最大電流 。 ② 被控制電路中的電壓和電流 。 ③ 被控電路需要幾組、什么形式的觸點(diǎn)。選用繼電器時，一般控制電路的電源電壓可作為選用的依據(jù)?？刂齐娐窇?yīng)能給繼電器提供足夠的工作電流，否則繼電器吸合是不穩(wěn)定的。 ，可查找相關(guān)資料，找出需要的繼電器的型號和規(guī)格號。若手頭已有繼電器，可依據(jù)資料核對是否可以利用。最后考慮尺寸是 否合適。 。若是用于一般用電器，除考慮機(jī)箱容積外，小型繼電器主要考慮電路板安裝布局。對于小型電器，如玩具、遙控裝置則應(yīng)選用超小型繼電器產(chǎn)品。 14 第 4 章 設(shè)計電路工作原理 及參數(shù)計算 電路的工作原理 本設(shè)計電路的工作原理：接通電源后， 220V 交流電經(jīng)變壓器的降壓、整流橋的整流、穩(wěn)壓器 7812 的穩(wěn)壓后，在 RP2 和 RP3 兩端可獲得約 12V 直流工作電壓。根據(jù)變壓器的變壓系數(shù)，調(diào)整電位器 RP2 和 RP3，使市電電壓在正常范圍內(nèi)，上、下比較器都輸出高電平，此時 VT1 導(dǎo)通，電壓指示燈 LED 保持發(fā)亮。因?yàn)?C1兩端初始電壓為 0V， 555 時基電路的閾值端 6 腳為高電平， 555 時基電路復(fù)位，三極管 VT2 截止，繼電器 K1 的常閉觸點(diǎn)保持吸合，電冰箱電源被切斷。然后電源向 C1 充電，使 6 兩腳電位不斷下降，約經(jīng)過 5min，可使電位降至 12V 電壓的 1/3， 555 時基電路才置位， 3 腳輸出高電平， VT2 導(dǎo)通，繼電器 K1 通電吸合，其常閉合觸點(diǎn) K1 斷開，電冰箱通電工作。當(dāng)交流電網(wǎng)意外斷電時， C1 儲存電荷通過 R D5 迅速泄放，當(dāng)電網(wǎng)恢復(fù)供電時，電路又要延遲 5min 左 右才向電冰箱供電，從而確保電冰箱壓縮機(jī)不受損壞。當(dāng)市電電壓升高到 280V 以上，上比較器輸出低電平；市電電壓下降到 180V 以下，下比較器輸出低電平只要兩者之一輸出低電平， VT1 截止， LED 熄滅。此時 6 腳為高電平， 555 時基電路復(fù)復(fù)位，輸出端 3 腳為低電平，電冰箱電源被切斷，從而使電冰箱在電壓過高或過低的情況下自動停止工作，保證了電冰箱能安全工作于規(guī)定的電源范圍內(nèi)。當(dāng)電壓恢復(fù)正常時，電路要延遲 5min 左右才向電冰箱供電。 電路元件參數(shù)的選擇計算 設(shè)變壓器的變壓系數(shù)是 20： 1，整流后的輸出電壓 u3≈ u2, 當(dāng) u1 分別為 220V、 180V、 280V 時， u u Va 的計算如下： u1=220V u2=220247。 20=11V u3= 11= 則 ,Va= u1=280V u2=280247。 20=14V u3= 14 = 則 ,Va= u1=180V u2=180247。 20=9V u3= 9 = 則 ,Va= 因此可得，比較器的上限電壓為 ,下限電壓為 。調(diào)節(jié)電位器 RP2 和 RP3，使 LM339 的 5 腳電壓為 ， 8腳電壓 為 ，使電路在 280V≤ u1≤ 180V 范圍能正常工作。 電網(wǎng)由斷電到恢復(fù)供電后，電冰箱要延遲一段時間才能正常工作，此延時時間τ由NE555 的外圍電路 C1 和 R3 決定： τ≈ R3 C1 電路要求延時 5 分鐘（即 300 秒），設(shè) C1=220μ F,則 R3 的阻值計算如下： R3 = 300 247。 ( 220 ) ≈ MΩ 15 電路整機(jī)電路圖 本設(shè)計的整機(jī)電路圖如圖 41 所示： 16 圖 41 設(shè)計整機(jī)電路 圖 17 第 5 章 仿真調(diào)試過程及結(jié)果分 析 仿真的預(yù)期結(jié)果 ①當(dāng)輸入電壓由 0 跳到正常電壓的范圍內(nèi) ,此時 ,D1(綠色 )發(fā)光 ,D2(綠色 ,負(fù)載 )仍不工作 ,大約經(jīng)過 5min 的時間才開始工作 (發(fā)光 ),D3(紅色 )則與 D2 相反 。 ②當(dāng)輸入電壓在范圍外恢復(fù)到正常電壓范圍內(nèi)時 ,工作情況與①相同 。 ③當(dāng)輸入電壓在正常范圍內(nèi)跳到電壓范圍外 ,D1,D2 立即熄滅 ,D3 發(fā)光 ,說明負(fù)載停止工作 。 ④當(dāng)輸入電壓在正常范圍內(nèi)突然停電 ,所有的發(fā)光二極管都熄滅 . 電路的仿真 由于該方案在 Multisim軟件中無法正常仿真，因此在 Protel 99SE 軟件中對 其放真，仿真圖如下： 圖 51 Protel 99SE 仿真圖 1）設(shè)置電源電壓 U1 為 50V，輸出 OUT OUT2 值加的電壓差幾乎為 0V； 2）設(shè)置電源電壓 U1 為 100V，輸出 OUT OUT2 值加的電壓差幾乎為 0V； 3）設(shè)置電源電壓 U1 為 170V，輸出 OUT OUT2 值加的電壓差幾乎為 0V； 4）設(shè)置電源電壓 U1 為 200V，輸出 OUT OUT2 值加的電壓差約為 10V； 5）設(shè)置電源電壓 U1 為 220V，輸出 OUT OUT2 值加的電壓差約為 10V； 6）設(shè)置電源電壓 U1 為 240V，輸出 OUT OUT2 值加的電壓差約為 10V； 7）設(shè)置電源電壓 U1 為 280V，輸出 OUT OUT2 值加的電壓差幾乎為 0V； 8）設(shè)置電源電壓 U1 為 300V，輸出 OUT OUT2 值加的電壓差幾乎為 0V； 9）設(shè)置電源電壓 U1 為 350V，輸出 OUT OUT2 值加的電壓差幾乎為 0V； 18 從上圖的仿真結(jié)果中看出該電冰箱保護(hù)器保護(hù)器作性能良好 ，輸入電壓 U1取什么值， 輸出 OUT OUT2值加的電壓差 都浮動不大， 在過壓、欠壓的情況下能很好的保護(hù)電冰箱，從而使之在無人監(jiān)控情況下正常工作。與此同時實(shí)現(xiàn)了上電的延遲從而更好的保護(hù) 了電冰箱。 總結(jié) 在已度過的兩年大學(xué)生活里我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)基礎(chǔ)課。我們在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)基礎(chǔ)課的理論面，如何去面對現(xiàn)實(shí)中的各種 電子 設(shè)計？如何把我們所學(xué)到的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識用到實(shí)踐中去呢？我想做類似的大作業(yè)就為我們提供了良好的實(shí)踐平臺 。 本次設(shè)計充分調(diào)動我的主動性，以我為主體，在其能力所及范圍內(nèi)，反復(fù)思考，大量參閱文獻(xiàn)和資料，充分發(fā)揮，結(jié)合實(shí)際情況，獨(dú)立、創(chuàng)造性地進(jìn)行邏輯電路的設(shè)計，然后確定方案，設(shè)計出電路圖。 在這次設(shè)計中，從電路 器件， 方案的選定、各部分功能的實(shí)現(xiàn)，都是分步完成的。先是把各 部分功能一一實(shí)現(xiàn)，然后再接好總電路，實(shí)現(xiàn)整體功能，這樣做可以化繁為簡，減少出錯的機(jī)會，即使出錯了也比較容易發(fā)現(xiàn)，從而可以進(jìn)行修改處理。加強(qiáng)了我的動手能力。更重要的是學(xué)會如何分析電路問題，查找并改正電路中的錯誤。 19 第 6 章 PCB 制圖 protel 的簡介 隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，電路設(shè)計中的很多工作都可以交給計算機(jī)來完成，這樣就大大減輕了設(shè)計人員的勞動強(qiáng)度，并且保證了設(shè)計的規(guī)范性。因此，電路設(shè)計自動化（ EDA）已經(jīng)成為不可逆轉(zhuǎn)的時代潮流。 Protel 99 SE 是 Protel 公司（現(xiàn)已更名為 Altium 公司）于 2020 年推出的一款 EDA 設(shè)計軟件，是 Protel 家族中性能較為穩(wěn)定的一個版本。 Protel 99 SE 的功能十分強(qiáng)大，集原理圖設(shè)計、可編程邏輯器件的建立、電路混合信號仿真、印制電路板（ PCB）設(shè)計與布線、信號完整性檢查以及設(shè)計規(guī)則分析等功能于一身，在電子電路設(shè)計領(lǐng)域占有極其重要的地位，獲得廣大硬件設(shè)計人員的青睞，是目前眾多電路板 EDA 設(shè)計軟件中用戶最多的產(chǎn)品。 . Protel 99SE 的系統(tǒng)組成 1 電路原理設(shè)計部分（ Advanced Schematic 99） 電路原理圖設(shè)計部分包括電路圖編輯器（簡稱 SCH編輯器）、電路圖零件庫編輯器（簡稱 Schlib 編輯器）和各種文本編輯器。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路原理圖；更新和修改電路圖零件庫；查看和編輯有關(guān)電路圖和零件庫的各種報表。 2 印刷電路板設(shè)計系統(tǒng)（ Advanced PCB 99） 印刷電路板設(shè)計系統(tǒng)包括印刷電路板編輯器（簡稱 PCB 編輯器）、零件封裝編輯器（簡稱 PCBLib 編輯器）和電路板組件管理器。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路板；更新和修改零件封 裝；管理電路板組件。 3 自動布線系統(tǒng)（ Advanced Route 99） 本系統(tǒng)包含一個基于形狀（ Shapebased）的無柵格自動布線器，用于印刷電路板的自動布線，以實(shí)現(xiàn) PCB 設(shè)計的自動化。 電路仿真與 PLD 部分 （ Advanced SIM 99） 電路模擬仿真系統(tǒng)包含一個數(shù)字 /模擬信號仿真器，可提供連續(xù)的數(shù)字信號和模擬信號，以便對電路原理圖進(jìn)行信號模擬仿真，從而驗(yàn)證其正確性和可行性。 （ Advanced PLD 99） 可編 程邏輯設(shè)計系統(tǒng)包含一個有 20 語法功能的文本編輯器和一個波形編輯器（ Waveform）。本系統(tǒng)的主要功能是；對邏輯電路進(jìn)行分析、綜合；觀察信號的波形。利用 PLD 系統(tǒng)可以最大限度的精簡邏輯部件，使數(shù)字電路設(shè)計達(dá)到最簡化。 （ Advanced Integrity 99） 信號完整性分析系統(tǒng)提供了一個精確的信號完整性模擬器，可用來分析 PCB 設(shè)計、檢查電路設(shè)計參數(shù)、實(shí)驗(yàn)超調(diào)量、阻抗