大连理工大学电子仿真实验报告

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1、大连理工大学本科实验报告课程名称：电子系统仿真实验学院（系）：电子信息与电气工程学部专业：集成电路设计与集成系统班级：学号：学生姓名：2016年11月28日温度控制报警电路仿真设计一、实验目的和要求1、10KΩ的可调电阻来代替具有正温度系数特性的热敏电阻；2、当温度正常时，数码管按“0-1-2-3-4-5”的顺序循环显示；3、当温度超过设定值时，即可调电阻比例超过50%，数码管按“0-1-2-3-4-5-6-7”的顺序循环显示，同时红色发光二极管点亮；4、由555振荡电路向计数电路提供计数时钟脉冲信号，555定时器和RC组成的多谐振荡器产生频率f约为1HZ的脉冲信号。5、由运

2、算放大器LM741设计成单门限电压比较器，运放采用双电源供电，电源电压为±12V，门限电压为6V。二、实验原理和内容1、本实验由555振荡器、计数电路、译码显示电路和温度控制电路组成的温度控制数显报警电路的原理框图，如图1所示。其中，温度控制电路是本电路的核心。图中，555振荡器电路用以向计数电路提供计数时钟脉冲信号；温度控制电路用以向计数电路提供计数控制信号；当温度正常时，计数电路按设定的要求计数，并通过译码显示电路在数码管上显示；当温度超过设定值时，温度控制电路给出的控制信号，使计数电路按设计要求进行报警状态下的计数，并点亮红色发光二极管进行报警。由此可见，整个计数、译码

3、显示电路的主要控制信号均来自温度控制电路。温度的改变使温度控制电路提供两个不同的控制信号，并使计数、译码显示电路显示相应的数码。振荡电路计数电路译码显示电路温度控制电路图1温度控制数显报警电路的原理框图2、单元电路设计1）555振荡电路555振荡电路由555定时器和RC组成的多谐振荡器其构成，产生频率f约为1HZ的脉冲信号。连接图如图2所示。图2555定时器和RC组成的多谐振荡器连接图555第3脚输出的方波的周期T=0.7*（R1+2R2）C；方波频率F=1/T；占空比q=(R1+R2)/(R1+2R2)。根据设计要求，T≈1s、f≈1Hz。根据式子T=0.7*（R1+2R2

4、）*C1、F=1/T取C1=47uf，取R1=10KΩ，则有R2=10KΩ。2）计数、译码显示电路译码显示电路采用CD4511通过限流电阻连接数码管构成。CD4511必须工作在计数和消隐两种状态下。CD4511的BI端接低电平时消隐，接高电平时正常；LT端接低电平时输出显示“8”，接高电平时计数；EL端接高电平时锁存信号，接低电平时计数。由于数码管是按加1计数的顺序进行显示，因此在译码显示电路前应有计数电路控制。本实验采用由双BCD加法计数器CD4518组成计数电路。CD4518计数器的功能见表1。CD4518工作在加计数状态时，CP端接时钟脉冲，EN端应接高电平，CR端应接

5、低电平。CD4518可以通过输出的反馈置高电平给CR端实现清零。表1CD4518计数器功能表输入输出CPCREN↑01加计数00↓加计数↓0××0↑↑00保持10↓×1×全部为03）温度控制电路温度控制电路的主要功能是用温度的变化来控制电路的输出变化，给计数、译码电路提供状态变化的控制信号。本实验采用10KΩ的可调电阻来代替具有正温度系数特性的热敏电阻，温度升高，电阻阻值增大。随着温度的变化，温度控制报警电路工作在两种状态下，要实现两种状态在无触点环境下的切换，最理想的元件是继电器。此电路采用直流型的继电器，通过晶体管的开关作用在其输入端加上一定的控制信号，控制输出端的“通”

6、与“断”，同时需注意“常开”和“常闭”两种继电器的使用。通过调节可调电阻来代替温度的改变，必会有一个电压量的输出，将此电压量与设定电压值经电压比较器比较可以输出电平，以驱动晶体管的导通与截止，从而控制继电器的通断，完成整个电路的状态的转换。假定电压的设定值为6V，采用12V的电源，因此电源经过两个电阻分压，给单门限电压电压比较器的反相输入端加上6V的电压，经计算得6V的电压需要的电阻为5KΩ和5KΩ。可调电阻的分压端接在电压比较器的同相输入端。电压比较器的输出端接晶体管的基极，以驱动晶体管的导通和截止。晶体管的集电极接在继电器的输入端，晶体管的导通和截止直接控制继电器输出端的

7、通与断。继电器的输出端接向计数、译码显示电路的控制信号端，以最终实现不同状态的转换。三、主要仪器设备表2主要仪器设备名称型号主要性能参数操作系统Windows10电子计算机LenovoErazerZ41处理器：Intel(R)Core(TM)i5-5200UCPU@2.20GHz电路分析软件NIMultisim13.0提供多种电路分析方法及虚拟仪器设备四、实验步骤及操作方法1、绘制好的电路图实验电路图如图3所示。VCCVDD12V5VCKU5R1U110kΩVCCABCDEFGU3ARSTOUTU4R8