电网电压器精品

1、本科毕业设计（论文）资料题 目 名 称：电网电压异常报警器设计 学 院（部）： 电气与信息工程学院 专 业：电气工程及自动化学 生 姓 名：某某某班 级：xxx学号xxx指导教师姓名：王汉青 职称 副教授 最终评定成绩：xx大学教务处2012届本科毕业设计（论文）资料第一部分毕业论文（2012届）本科毕业设计（论文）学 院（部）： 电气与信息工程学院 专 业：电气工程及自动化学 生 姓 名：某某某班 级：学号指导教师姓名：王汉青职称 副教授 最终评定成绩2012年6月 摘 要电压是一个十分重要的物理量，对他的测量与控制有十分重要的意义随着现代工农业技术的发展及人们对生活环境要求的提高，人们也迫

2、切需要检测与控制电压。本电网电压报警器的设计与制作，阐明了该装置进行设计与制作的具体过程及方法。这种电网电压报警器结构简单，可操作性强，应用广泛。工作时，交流电网电压的正常波动范围为190V250V（单相交流有效值），在此范围内，报警器不发声。当电网电压低于190V或超过250V时，报警器发出声响，并根据声响的不同音调区分电压的高低，即：(1)当电压超过250V时，报警器发出两种频率交替的“嘀-嘟”声；(2)当电压低于190V时，报警器发出间歇式声响。防止因欠压和过压而带来的不必要的损失。电网电压的波动可影响电动机的正常启动，甚至使电动机无法启动，会引起同步电动机的转子振动；可使电子设备和电子

3、计算机无法正常工作；可使照明灯光发生明显的闪变，严重影响视觉，使人无法正常生产、工作、学习。本文介绍的是采用555芯片及陶瓷蜂鸣器构成报警器；自动测量当前电网电压，电网电压采样通过电阻的分压获得，并采用多片LM324运放芯片为核心及相关元器件构成比较电路。并通过检测电网电压是否工作在正常范围，不然通过报警器报警。关键词：电网电压,报警器,同步电动机,陶瓷蜂鸣器,运算放大器,单相交流有效值ABSTRACTVoltage is a very important physics, measurement and control of its which have very important sen

4、se, with the development of environment for people's life rise ， as modern industrial and agricultural technology and people also urgently need detection and control the voltage. This network voltage alarm which was designed and produced, it was expounded that the device for the design and produ

5、ction of specific processes and methods. This network voltage alarm with simple structure, the maneuverability is strong, wide application. During the normal work, exchange network voltage fluctuation of the normal range for 190 V-250 V (single-phase ac RMS). Within this range, the alarm will not sp

6、eak. When the network voltage below 190 V or more than 250 V, the alarm will speak, and according to the different sound tones to distinguish the discretion of the voltage, namely:(1) when the voltage more than 250 V, the alarm will speak two frequency alternating "di-du" sound.(2) when th

7、e voltage less than 190 V, the alarm will speak batch-typesound.Prevent the under-voltage and over-voltage and bring unnecessary losses.The network voltage fluctuations can affect the normal starting motor, so that the motor can't start and can cause synchronous motor rotor to vibrate; it also c

8、an make the electronic equipment and electronic computer work，and can make the lighting produce lights with stimulating your eyes with flicker, so that have a great effect on your visual and make the person can't normal produce, work, and study. This paper is to use 555 chip and ceramic buzzer w

9、hich constitute the alarm; Automatic measuring current network voltage, sampling the network voltage constituted of resistance of points for pressure, and the more pieces of LM324 op-amp chips as the core and related components constituted by more circuit. And through the test voltage is working in

10、the normal range, or through the alarm call the workers.Keywords:Network voltage,Alarm,Synchronous motor,Ceramic buzzer Operational amplifier,single-phase ac RMS目录摘 要IABSTRACTII目 录III第1章 绪论11.1 课题背景11.2 研究现状及发展趋势11.3 论文主要内容21.4 设计完成的工作3第2章 电网电压异常报警器的设计方案论证42.1 硬件部分方案论证4总方案的选择44578882.2 仿真部分方案92.2.1

11、Multisim介绍92.2.2 proteus介绍10第3章 电网电压异常报警器设计功能分析123.1 电压模块的设计123.2 采样及比较电路的设计1315第4章 电网电压异常报警器PCB设计204.1 Protel99se软件介绍204.2 Protel99se工艺设计要求2121214.2.22234.3 PCB图23第5章 电网电压异常报警器仿真调试2626电路连接与调试26265.4 整机调试26结 论28参考文献30致 谢31附 录1 总设计电路图32附 录2 电网电压报警器multism仿真图33附 录3 元器件清单34第1章 绪论1.1 课题背景随着我国农村经济社会快速发展，

12、用电需求快速增长，特别是随着农村产业结构调整和家电下乡政策的推动，部分农村电网出现供电能力不足、电压质量下降的情况，一些地区出现了“卡脖子”和“过负荷”现象，农村客户“低电压”问题日益彰显。近年来，农村经济社会快速发展，用电需求迅猛增长，20052009年，农电售电量年均增长达13.4%，一些经济发达地区年用电量增长超过了20%，2009年农村人均生活用电量比1999年增长2.98倍。特别是随着国家一系列强农惠农政策、家电下乡政策的实施，大功率电器进入农村、进入家庭呈加速趋势，部分地区用电水平远远超出一、二期农网改造设计标准，一些没有改造地区的情况更为严重。有的10千伏线路、配电变压器、低压线

13、路和接户线等出现满载、过载和供电“卡脖子”问题；存在“低电压”情况的配电台区中，重载和高负荷配电变压器所占比重达36.4%，农户“低电压”问题比较突出。据2010年年初调查，公司农村“低电压”问题涉及除北京、上海以外的24个网（省）公司，共涉及1553个县级供电企业。面对低电压及过电压，对人们的生活、工作带来诸多不便。为了改善这一用电中存在的问题，我们通过安装电网电压报警器，通过该报警器，提示给电网工作人员去努力改善这一用电中电压的不稳定性，以免算坏电气及给人们的生产带来经济损失。主要用在电力系统的配电网电力线、变压器等供电设备和线路的防剪断、防盗窃、防破坏。主机采用全密封铝压铸外壳，防水性能

14、好，具有功能实用、质量优良、工作稳定可靠等特点，适应野外各种环境使用，广泛应用于电力、石油、矿山等所有在户外工作的电力设备的安全保护，本机可独立使用，亦可与接警中心联网使用。 1.2 研究现状及发展趋势我国电网电压报警器发展现状我国电网的工业化进程可以追溯到20世纪60年代,当时计算机的发展还处于起步阶段,到了20世纪80年代以后由于信息技术和计算机工程在电力系统中的广泛应用,电网调度逐渐实现了自动化控制与管理,其中电网电压报警器是其中扮演中不可或缺的角色，计算机仿真系统的发展为电力工业发展提供充分的技术支持,在“十一五”期间,电力信息化建设已纳入企业总体发展战略“, SG186”信息化的实施

15、更是加快了电力企业建设步伐,信息化进一步与电力企业的生产、管理与经营融合。 2000年,卢强院士在国内首次提出了“ 数字电力系统”的概念,强调了电力系统状态、企业管理等信息的数字表达,与电力系统信息化建设有机结合,积极开展了多项数字仿真高级系统,加快了我国电网建设的数字化进程,同时也拉近了我国与英美等国电力系统管理的差距。在电网系统的工业化、数字化发展的过程中,电力系统自动化也得到了长足的发展。传统电力系统自动化按照领域可划分为电网调度自动化、电厂电站自动化和配电自动化。电网调度系统的发展起源于20世纪70年代,最早的调度是采用专用的系统完成,效率相对低下;随时经济建设的发展和相关研究的进展,

16、当前调度系统是采用Internet技术、Java技术、多代理技术厂站自动化技术等多技术兼顾的全自动化管理系统,效率和安全保证系数明显提高。配电自动化系统的发展是从20世纪90年代中后期开始的,大量的配电自动化试点工作及馈线自动化、营业自动化、负荷控制的试点工作广泛开展,结合计算机及网络技术的发展,配电自动化系统在管理方面、输配电方面及综合自动化方面得到较大的进步。电网电压报警器的发展趋势现代信息社会中，作为人一机信息视觉传播媒体的显示产品和技术得到迅速发展，进入二十一世纪的显示技术将是平板显示的时代，由一个简单的报警是完成不了市场需求，随着技术的飞跃发展，各个设备越来越小，对各个模块的设计水平

17、，及工艺都是有着严格的要求，单纯的一个报警是远远不够的，在市场上比较流行的都是，通过GSM短信息数据传输模式及语音功能平台完成智能报警数据远程传输及控制，随着显示技术的发展，及电网日益完善，未来电压报警器会向着标准化、规范化，产品结构多样化的方向发展。选题意义该设计课题使我们能够掌握电网电压报警器的基本报警原理和设计方法，对报警器这个行业有了较为深刻的了解和认识。并且对大学期间所学习的一些理论进行了实践，使我们对所学过的理论知识有了新的认识。并且通过该设计课题掌握了555电路，运算放大器以及仿真软件Multism的使用方法，为以后从事相关行业的工作积累了实际工作经验。目前我国的科技行业发展迅速

18、，对各种设备的要求越来越高，为了致使设备能正常运行，作为主要报警器的作用也变得由为重要；相关的从业人员也会越来越紧缺。但同时应该清楚的认识到我国的报警器技术虽然发展迅速但和世界先进水平还有一定的差距。因此此课题不论是对自己的就业还是对我国电网电压报警器的发展都有非常现实与积极的意义。1.3 论文主要内容针对设计题目的特点，论文的内容和结构将做如下安排：初步方案的论证和选择搜集题目的有关资料，并参照目前通用的设计思想和设计方法拟定几套设计方案进行分析比较。最终选定了以LM324为比较器和分压电阻构成采样电路，以555芯片构成报警电路的设计方案。方案实现以设计方案为指导思想选择合适的器件来实现这一

19、思想，选择器件时要从功能和电气特性两方面来选择和论证。经过对比选择选定最终选定了以LM324为比较器和分压电阻构成采样电路，以555芯片构成报警电路的设计方案。论文列出了详细的器件参数和在系统中的连接使用方法。 验证与测试调试分为硬件调试、软件调试和系统联合调试几步来进行。在硬件调试中发现有发现电源有不稳定、电路驱动不足等问题。在软件调试中出现整合工作不协调等问题。通过分析，查找找出了问题原因并设法将其解决。结论 设计完成后对设计中所遇到的问题、经验教训、以及自己的想法进行总结。1.4 设计完成的工作整机通过变压器获得电网电压，实现从强电到弱电的一个转换过程，然后通过稳压器，获得稳定的电压，该

20、电压作为基准电压，从变压器出来的二次电压作为和变压器出来的稳定电压进行比较，然后根据比较情况，使555芯片构成不通频率，使得蜂敏器发出不通声响。系统实现了交流电网电压的正常波动范围为190V250V（单相交流有效值），在此范围内，报警器不发声。当电网电压低于190V或超过250V时，报警器发出声响。第2章 电网电压异常报警器的设计方案论证2.1 硬件部分方案论证总方案的选择方案一 ：采用ARM、CORTEX等作为核心器件，这些微处理器都有低功耗的优点，其中ARM是能带可裁剪操作系统，可带显示屏，在工业控制领域尤为普遍；CORTEX是32位的单片机；在民用上用得很多，在工业领域不能普及，由于不能

21、设计成人机界面。在这次没能选择此方案的原因是：单纯做电网电压报警器，若用微处理器，价格相对昂贵。降压电路整流电路稳压MCU采样电路A/D芯片报警电路方案二：采用运算多片放大器芯片LM324构成比较电路，然后采用通过稳压电路的电压作为基准电压，将获得的电网电压的二次电压与基准电压进行比较。然后通过不同的报警电路，使报警电路发出不同的声响。构成框图：降压电路整流滤波稳压比较电路报警电路采样电路 12V 12 V 6V220V 波动电压电源设计方案的选择方案一：降压电路采用蓄电池电源最为常用，但其使用时间短，提供电压有限，受其体积限制, 由于本设计要求不使用外部电源供电。方案二：降压电路用变压器直接

22、变压，采用220-18变压器输出18V交流电。变压器式电源较为普遍，制作简单，使用也很安全，但是其体积较为笨重，转换效率较低干电池电源。整流电路方案一：采用1A50V进行全波整流输入波形：输出波形：方案二：采用半波整流。其输出波形为：比较分析全波整流，就是对交流电的正、负半周电流都加以利用，输出的脉动电流，是将交流电的负半周也变成正半周，即将50Hz的交流电流，变成100Hz的脉动电流。半波整流，就是在交流电的半个周期有电流输出，另半个周期没有电流。50Hz的交流电经半波整流以后，输出的是50Hz的脉动电流。交流电流动方向是反复交替变化的电流，而直流电是单方向流动，人们就利用二极管单向导电性将

23、电流转换为一个方向的电流，半波整流用一个二极管，所以出来的电流一半有一半没有称半波整流，用在对直流电要求不是很严格的场合。而用两个二极管，可以实现将交流电所有波型全部转换成单一方向的电流，所以叫全波整流。一般后面还需要加一个滤波电容，去除整流后的杂波即可，极性不能反了。全波整流的电路在通常变压器中常被采用。所以此次设计中我们采用方案一。滤波电路方案一：采用电容滤波电路电容滤波电路较简单，输出直流电压较高，纹波较小，它的输出特性较差。方案二：电感滤波电路电感滤波主要利用电感中的电流不能突变的特点，使输出电流波形比较平滑，从而使输出电压的波形也比较平滑，故电感应与负载串联。电感能滤波还可以这样来理

24、解：由于电感的直流电阻很小，交流阻抗（X=L）较大，且谐波频率愈高，阻抗愈大。所以，整流电压中的直流分量经过电感后基本上没有损失，但交流分量却有很大一部分降落在电感上，的比值愈大，交流分量在L上的分压愈多。这样便减少了输出电流及输出电压的脉动成分。频率愈高，L愈大，愈小（即负载电流愈大），则滤波效果愈好。可见，电感滤波适用于负载电流比较大以及负载变化较大的场合。但是，电感铁心笨重，体积大，故在小型电子设备中很少采用。复式滤波电路为了进一步提高滤波效果，可将电感和电容组成复式滤波电路，常用的有RC-形、LC-形、LC-r形复式滤波电路。各种滤波电路的性能比较列于表中。类型电容滤波电感滤波RC-形

25、滤波LC-性滤波LC-r形滤波接法·二极管冲击电流大小大大小带负载能力差强差差强适用场合小电流大电流小电流小电流大电流或小电流其他特点电路简单电感较笨重成本高脉动成分减少、但电阻上有直流压降脉动成分减少但电感较笨重、成本高脉动成分减少、适用性较强但也需要电感表 各种滤波电路的比较根据该表我们选择方案一，即电容滤波电路稳压电路方案一：采用稳压二极管型稳压电路。方案二：采用集成稳压器型稳压电路进行稳压。方案一与方案二比较：稳压电路有稳压二极管型稳压电路、串联型稳压电路和集成稳压器电路等类型。本着使电路简单化、高效化、稳定化的思想，本设计采用了集成稳压器型稳压电路进行稳压，为集成运放提供工

26、作电压以及为比较器提供稳定的基准电压，保证了电网电压报警的准确性。故采用方案二.采样及比较电路方案一：由于本设计为上下限报警，所以用LM324搭成两组比较器分别用作上限和下限比较。方案二：由于本设计为上下限报警，所以用两个F741搭成两组比较器分别用作上限和下限比较。由于本设计为上下限报警，所以用两个F741搭成两组比较器或者用LM324成两组比较器分别用作上限和下限比较均是可行的而鉴于使用LM324只需一片即可故选用LM324，采样电压通过滑动变阻器分压获得。报警电路 方案一：本设计要求超压报警使用“嘀嘟”声，欠压报警使用“嘀嘀”声。实现这两种声音报警有多种方法，最为常用的是在网上购买成品的

27、音乐IC。 方案二：采用555作为发声电路的核心。由于两种声音均需两块555构成，故选用一片内含两块555电路的NE556芯片。为了节约成本，将两种声音发生电路整合到一起，使用比较电路输出的信号作为控制两种声音切换本设计中采用方案二，考虑到网上购买，从经济上是不允许的，但成品有个优点是稳定性高，方便.2.2 仿真部分方案Multisim介绍Multisim本是加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technoligics简称IIT公司)推出的以Windows为基础的仿真工具，被美国NI公司收购后，更名为NI .Multisim ，而V10.0是其（即NI，National

28、 Instruments）最新推出的.Multisim最新版本。 目前美国NI公司的EWB的包含有电路仿真设计的模块.Multisim、PCB设计软件Ultiboard、布线引擎Ultiroute及通信电路分析与设计模块Commsim 4个部分，能完成从电路的仿真设计到电路版图生成的全过程。.Multisim、Ultiboard、Ultiroute及Commsim 4个部分相互独立，可以分别使用。.Multisim、Ultiboard、Ultiroute及Commsim 4个部分有增强专业版（Power Professional）、专业版（Professional）、个人版（Personal）

29、、教育版（Education）、学生版（Student）和演示版（Demo）等多个版本，各版本的功能和价格有着明显的差异。Multisim0用软件的方法虚拟电子与电工元器件，虚拟电子与电工仪器和仪表，实现了“软件即元器件”、“软件即仪器”。NI .Multisim 10是一个原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件。 NI .Multisim 10的元器件库提供数千种电路元器件供实验选用，同时也可以新建或扩充已有的元器件库，而且建库所需的元器件参数可以从生产厂商的产品使用手册中查到，因此也很方便的在工程设计中使用。 NI .Multisim 10的虚拟测试仪器仪表种类齐全，有一般实验用的通用仪

30、器，如万用表、函数信号发生器、双踪示波器、直流电源；而且还有一般实验室少有或没有的仪器，如波特图仪、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器、失真仪、频谱分析仪和网络分析仪等。NI .Multisim 10具有较为详细的电路分析功能，可以完成电路的瞬态分析和稳态分析、 时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声分析和失真分析、离散傅里叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析等电路分析方法，以帮助设计人员分析电路的性能。 NI .Multisim 10可以设计、测试和演示各种电子电路，包括电工学、模拟电路、数字电路、射频电路及微控制器和接口电路等。可以对被仿真的电路中的元器件设置各种故障，如

31、开路、短路和不同程度的漏电等，从而观察不同故障情况下的电路工作状况。在进行仿真的同时，软件还可以存储测试点的所有数据，列出被仿真电路的所有元器件清单，以及存储测试仪器的工作状态、显示波形和具体数据等。NI .Multisim 10有丰富的Help功能，其Help系统不仅包括软件本身的操作指南，更要的是包含有元器件的功能解说，Help中这种元器件功能解说有利于使用EWB进行CAI教学。另外，NI .Multisim10还提供了与国内外流行的印刷电路板设计自动化软件Protel及电路仿真软件PSpice之间的文件接口，也能通过Windows的剪贴板把电路图送往文字处理系统中进行编辑排版。支持VHD

32、L和Verilog HDL语言的电路仿真与设计。在实际的电子产品原理图研发过程中，对于原理图的正确性可以使用专业的仿真软件来实施，其中Multism是一款非常优秀的仿真软件。Multism10 属于新一代的电子工作平台（Electronics Workbench）,是一种在电子技术界广泛应用的优秀的计算机仿真软件， Multism10被称为为电子工作人员的“计算机里的电子实验室”。multism 8的试验区就好像是一块“面包板”，在上面可以建立各种电路进行仿真实验。软件提供了13000多种的常用元器件库（包括常见3D元器件），用户设计和实验时可以任意调用。更为方便的是Multism10还允许用

33、户对元器件的属性进行自定义，也可以讲子电路作为一个元件使用。同时软件还提供了19种常见仪表，用户可以根据设计的需求任意调用。仪表中的安捷伦万用表、安捷伦示波器、泰克示波器等仿实物仪表，使得虚拟电子平台与实际的实验平台更加接近。Multism10还提供了19种对电路不同的分析方法，包括对电路基本参数的分析、电路特性的分析、电路结果误差的分析，还可以进行参数扫描、温度扫描、极零点等其他参量进行分析。这使得Multism10甚至有优于实际电子平台的地方。 总体而言，Multism10使得工程技术人员有了一个采集到模拟，再到测试及运用的紧密集成、终端对终端的电子设计的解决方案Multism10包含了U

34、ltiboard10,工程技术人员可以顺利应用在一个软件有效的完成电子工程项目从最初的概念建模到最终的成品的全过程，形成一个集成的开发环境（IDE），与以往的版本以及其它电子仿真软件比较，Multism10有以下的特点。roteus介绍由于proteus主要针对微处理器，本次设计选择Multism软件。第3章 电网电压异常报警器设计功能分析3.1 电压模块的设计由于我们在这次设计中需要将交流电变为直流，利用二极管的单向导电性，将交流电变换为单向脉动的直流电的电路，也就是我们平常所说得整流电路。在这里我们采用单向还是三相呢，由于只用到了其中一相，即采用单向整流。我们常见的有单相半波、全波和桥式整

35、流电路。鉴于本次设计的功率比较小，我们采用了单向整流。得到<2>图由于本次设计用到了555芯片，它的供电电压为5V ,用到了稳压器7805，输出为5V;基准电压电路，我们需12V，通过7812 单向整流的输出电压降为12V滤波电路：经单向整流输出电压，除了含有直流分量外，还含有较大的谐波分量，这些谐波分量就是我们所说得纹波，故其输出电压中纹波也是比较大的。所以我们需采用滤波电路，其作用是滤去整流输出中的交流分量，即减少纹波，以便得到较平滑的直流输出。二极管的选择：此次设计变压的二次电压为11v，我们假设输出的直流电流=110mA由整流桥的输出电压与变压器的二次电压关系为=(1.11

36、.2)，我们取，=13.2V,变压器的变比为K=/=220V/11V=20 在桥式整流电容滤波电路中，流过变压器的二次绕组的电流是非正弦波，其有效值可按下面的公式计算=(1.52)取=2，得变压器二次绕组的电流有效值为=2=2*110=220毫安流过二极管的平均电流为=/2=55毫安二极管的最大反向电压为=1.414*因此可选2CZ53B硅整流二极管，其允许的最大整流电流为300毫安，最大反向工作电压为50V ,均有较大的裕量；也可选用最大整流电流为200毫安、最高反向工作电压为50V的全桥硅堆。电容的选择=C>=(35)T/2取=2T,得电容容量为C=2T/=2*1/f/(/)=220

37、uF=1.414*可选容量为220 uF 、耐压为25 V 的电解电容3.2 采样及比较电路的设计根据论证结果，电网电压采样通过电阻的分压获得，并采用一片LM324为核心及相关元器件构成比较电路。LM324十四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，外形如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源公用外四组运放相互独立。每一组运算放大器可用图中所示的符号来表示，它有5个引脚，其中“+”“-”为两个信号输入端，“v+”，“v-”为正，负电源端，“Uo”为输出端。两个信号输入端中Vi-（-）为反向输入端，表示运放输入端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示

38、运放输出端Vo的信号相位相同。LM324的引脚排列见下图：LM324管脚图:由电网采样到的电压分别与上下限基准电压比较，高于上限则给超压报警电路一个信号输出，反之，低于下限则给欠压报警电路一个信号输出。上下限的基准电压可由下列公式计算得到：U上电网电压上限×分压比；U下电网电压下限×分压比。分压比是指正常电网电压下采样电压与正常电网电压的比值。我们的设计中，电网电压上限为250V，下限为190V，我们设定正常电网电压下采样电压为3V，代入上述公式得: U上限；U下限。比较电路如下：其中，LM324两个输出端的接下级报警电路模块；Vcc和上下限电阻接+12V电源电压。通过控制

39、上限和下限的电阻可以设置比较器的上下限基准电压。采样电压（V）下限比较输出高电平低电平低电平上限比较输出低电平低电平高电平如论证结果本设计报警电路模块由三块555，及两个压降陶瓷蜂鸣器及其他相关元器件构成，使用比较电路输出的信号作为控制两种声音切换。555的各个引脚功能如下：  1脚：GND，一般情况下接地。        8脚：VCC(或VDD)外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是16V，CMOS型时基电路VCC的范围为318V。一般用5V。   

40、0;    3脚：OUT（或Vo）输出端。        2脚：TR低触发端。        6脚：TH高触发端。        4脚：R是直接清零端。当R端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。     

41、   5脚：CO(或VC)为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只电容接地，以防引入干扰。        7脚：D放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。电阻分压器由三个5k的等值电阻串联而成。电阻分压器为比较器C1、C2提供参考电压，比较器C1的参考电压为2/3Vcc，加在同相输入端，比较器C2的参考电压为1/3Vcc，加在反相输入端。比较器由两个结构相同的集成运放C1、C2组成。高电平触发信号加在C1的反相输入端

42、，与同相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器R端的输入信号；低电平触发信号加在C2的同相输入端，与反相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器S端的输入信号。基本RS触发器的输出状态受比较器C1、C2的输出端控制。        在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器C1、C2基准电压分别为2/3Vcc，1/3Vcc的情况下555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VC

43、C /3 和 2VCC /3 555 。定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 C1 的同相输入端的电压为 2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 C2 的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 C1 的输出为 0，C2 的输出为 1，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。555定时器的工作原理图及引脚排列图

44、如图1所示，其功能见表所示。555定时器由比较器、分压电路、RS触发器及放电三极管等组成。分压电路由三个5k的电阻构成，分别给Al和A2提供参考电平2/3UDD和l/3UDD。Al和A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号自6脚输入大于2/3UDD时，触发器复位，3脚输出为低电平，放电管T导通;当输入信号自2脚输入并低于1/3UDD时，则U0=0;正常工作时4接为高电平。5脚为控制端，平时输入2/3UDD作为比较器的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制。如果不在5脚外加电压通常接电容到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，确保参考

45、电平的稳定。555时基电路的内部结构如图所示：555时基电路的功能表如表所示：输入输出功能清零端高触发端TH低触发端OUT放电管VT0××0导通直接清零1>>0导通置01<<1截止置11<>不变Qn不变保持其电路图如下图所示：设计参数:=90k；=10K；=10K；=100k；=10k；=65k；=10K；=50nF;=10nf;=50nF;=10nF;=10nF单频报警频率=1/(+2R)ln2=2.04Hz =(+2)双频报警频率=(+)ln2=0.35S,=1/=1/通过Multism仿真获得555电路输出端频率：段输出波形,该波形

46、为双频，两种频率交替的“嘀-嘟段输出波形，该波形为单频，发出间歇式声响。第4章 电网电压异常报警器PCB设计4.1 Protel99se软件介绍随着计算机的发展，某些特殊类型电路的设计可以通过计算机来完成，但目前能实现完全自动化设计的电路类型不多，大部分情况下要以“人”为主体，借助计算机完成设计任务，这种设计模式称作计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD）。EDA技术是计算机在电子工程技术上的一项重要应用，是在电子线路CAD技术基础上发展起来的计算机设计软件系统，它是计算机技术、信息技术和CAM（计算机辅助制造）、CAT（计算机辅助测试）等技术发展的产物。利用E

47、DA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析、器件制作到设计印制板的整个过程在计算机上自动处理完成。人类社会已进入到高度发达的信息化时代，信息社会的发展离不开电子产品的进步。现代电子产品在性能提高、复杂度增大的同时，价格却一直呈现下降趋势，而且产品更新换代的步伐也越来越快，实现这种进步的主要因素是生产制造技术和电子设计技术的发展。前者以微细加工技术为代表，目前已进展到亚微米阶段，可以在几平方厘米的芯片上集成数千万个晶体管；后者的核心就是EDA技术，EDA是以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、智能化技

48、术最新成果而研制成的电子CAD通用软件包，主要能辅助进行三方面的设计工作：IC设计、电子线路设计和印制板设计。没有EDA技术的支持，想要完成上述超大规模集成电路的设计制造是不可想象的，反过来，生产制造技术的不断进步又必将对EDA技术提出新的要求。即所谓的软件为Protel99SE。 Protel软件包是90年代初由澳大利亚Protel Technology公司研制开发的，应用于Windows9X/2000/NT操作系统下的EDA设计软件，采用设计库管理模式，可以进行联网设计，具有很强的数据交换能力和开放性及3D模拟功能，是一个32位的设计软件，可以完成原理图、印制板设计、可编程逻辑器件设计和电

49、路仿真等，可以设计32个信号层，16个电源-地层和16个机加工层，公司网址为，用户如果需要进行软件升级或获取更详细的资料，可以到上述网站查询。 Protel99SE中主要功能模块如下。Advanced Schematic 99SE（原理图设计系统）该模块主要用于电路原理图设计、原理图元件设计和各种原理图报表生成等。Advanced PCB 99SE（印刷电路板设计系统）该模块提供了一个功能强大和交互友好的PCB设计环境，主要用于PCB设计、元件封装设计、报表形成及PCB输出。Advanced Route 99SE（自动布线系统）该模块是一个集成的无网格自动布线系统，布线效率高。Advanced

50、 Integrity 99SE（PCB信号完整性分析）该模块提供精确的板级物理信号分析，可以检查出串扰、过冲、下冲、延时和阻抗等问题，并能自动给出具体解决方案。Advanced SIM 99SE（电路仿真系统）该模块是一个基于最新标准的仿真器，为用户的设计前端提供了完整、直观的解决方案。Advanced PLD 99SE（可编程逻辑器件设计系统）该模块是一个集成的PLD开发环境，可使用原理图或CUPL硬件描述语言作为设计前端，能提供工业标准JEDEC输出。本书主要介绍Protel99SE软件中的Advanced Schematic 99SE和Advanced PCB 99SE两个模块。Prot

51、el99se工艺设计要求4.3 PCB图电网电压报警PCB底层铺铜电网电压报警PCB顶层铺铜电源电路连接与调试由于本设计使用了集成稳压芯片，其稳压性能比较理想，所以调试较为简单。首先将输入电压设为交流220V，然后测量整流滤波后的电压是否为直流18，测量并调整采样点电压为3V。测量7805输出是否为稳定的5V输出。将输入电压分别设为交流190V和250V，测量整流滤波后电压，与理论值比较大致相当。测量采样点电压并与理论值比较，应与理论值相符。测量7805输出电压，大致为5V，有细小的偏差，稳压效果较好。使用电压表工具测量两个基准电压点的电压，调节可变电阻，使上下限电压分别为和。用稳压电压源提供

52、电源和模拟的放大信号，然后调节电阻可以改变上下限，发现总是差一定的误差，经过讨论发现是由于电压表的未调零和电阻的回程误差引起的，经过改正后，电压误差已符合任务书要求。经过实际测量得到以下参数：U下限；U上限调节滑动变阻器，当采样电压为时下限临界报警；当采样电压为时上限临界报警。采样电压-+单频报警信号高电平低电平低电平双频报警信号低电平低电平高电平将报警发声电路连接好，电路连接好后首先给“嘀嘟”声控制输入端加一个高电位的信号，输出端使用示波器运行电路，观察示波器显示波形，为高低两种频率相间的方波（方波形状有些失真）。运行一段时间后（看工作区下面的运行时间，1秒左右即可），停止运行，调整两组55

53、5的振荡频率，重复上面的工作，直到听到的声音与要求大致相符。将“嘀嘀”声控制输入端选通，使用上面的方法调试“嘀嘀”声。将以上各部分连接起来，确保无误后调整输入端电压使其高于上限或处于上下限电压之间或低于下限，电路发出相应的报警声或不报警。至此，方案调试完毕。试验相关数据项目理论值测量值781212V78055V整流桥输出不带负载的变压器输出16V负载的变压器输出16V结 论2012年3月，我开始了我的毕业论文工作，时至今日，论文基本完成。从最初的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，整个写作过程难以用语言来表达。历经了几个月的奋战，紧张而又充实的毕业设计终于落下了帷幕。回想这段日子的经

54、历和感受，我感慨万千，在这次毕业设计的过程中，我拥有了无数难忘的回忆和收获。3月初，在与导师的交流讨论中我的题目定了下来，是：电网电压报警器制作。当选题报告，开题报告定下来的时候，我当时便立刻着手资料的收集工作中，当时面对浩瀚的书海真是有些茫然，不知如何下手。我将这一困难告诉了导师，在导师细心的指导下，终于使我对自己现在的工作方向和方法有了掌握。在搜集资料的过程中，我认真准备了一个笔记本。我在学校图书馆，工大图书馆搜集资料，还在网上查找各类相关资料，将这些宝贵的资料全部记在笔记本上，尽量使我的资料完整、精确、数量多，这有利于论文的撰写。然后我将收集到的资料仔细整理分类，及时拿给导师进行沟通。4

55、月初，资料已经查找完毕了，我开始着手论文的写作。在写作过程中遇到困难我就及时和导师联系，并和同学互相交流，请教专业课老师。在大家的帮助下，困难一个一个解决掉，论文也慢慢成型。4月底，论文的文字叙述已经完成。5月开始进行相关图形的绘制工作和电路的设计工作。为了画出自己满意的电路图，图表等，我仔细学习了dxp及multism的绘图技术，以及pcb技术。在设计电路初期，由于没有设计经验，觉得无从下手，空有很多设计思想，却不知道应该选哪个，经过导师的指导，我的设计渐渐有了头绪，通过查阅资料，逐渐确立系统方案。方案中采样电路的设计是个比较头疼的问题，在反复推敲，对比的过程中，最终定下了采用两片LM324

56、运算放大器芯片，我组成员终于完成了所有打字、绘图、排版、校对的任务后整组成员都很累，但同时看着电脑荧屏上的毕业设计稿件我们心里是甜的，我觉得这一切都值了。这次毕业论文的制作过程是我们的一次再学习，再提高的过程。在论文中我充分地运用了大学期间所学到的知识。我不会忘记这难忘的几个月的时间。毕业论文的制作给了我难忘的回忆。在我徜徉书海查找资料的日子里，面对无数书本的罗列，最难忘的是每次找到资料时的激动和兴奋；亲手设计电路图的时间里，记忆最深的是每一步小小思路实现时那幸福的心情；为了论文我曾赶稿到深夜，但看着亲手打出的一字一句，心里满满的只有喜悦毫无疲惫。这段旅程看似荆棘密布，实则蕴藏着无尽的宝藏。我从资料的收集中，掌握了很多运算放大器、555电路的知识，让我对我所学过的知识有所巩固和提高，并且让我对当今555芯片、运算放大器最新发展技术有所了解。在整个过程中，我学到了新知识，增长了见识。在今后的日子里，我仍然要不断地充实自己，争取在所学领域有所作为。脚踏实地，认真严谨，实事求是的学习态度，不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳的精神是我在这次设计中最大的收益。我想这是一次意志的磨练，