浙江理工大学过压欠压报警器设计报告

⑥用万用表检查虚焊短路情况，并检测元器件安装情况。
⑦上电调试电路，保证功能的正确实现，同时记录各关键点的
电压值。分析出错原因。
⑧根据实验数据进行误差分析，找出影响性能指标的基本原因。
工作计划 指导老师签名
⑨撰写报告和实习日记。 ① 布置任务，查找资料：2016.4.11 ② 电路设计、仿真、PCB 板设计:2015.4.12-2015.4.17 ③线路板雕刻：2015.4.19 ④电路焊接调试结果验收: 2015.4.20-2015.4.22 ⑤论文验收:2014.4.28
原理图到 PCB 的快速通道：原理图设计完成后，一键便可进入 ARES 的 PCB 设计环 境，实现从概念到产品的完整设计; 先进的自动布局/布线功能：支持器件的自动/人工布局; 支持无网格自动布线或人工布线;支持引脚交换/门交换功能使 PCB 设计更为合理; 完整的 PCB 设计功能：最多可设计 16 个铜箔层，2 个丝印层，4 个机械层(含板边)，灵活的布线 策略供用户设置，自动设计规则检查。 3D 可视化预览 多种输出格式的支持：可以输出多 种格式文件，包括 Gerber 文件的导入或导出，便利与其它 PCB 设计工具的互转(如 prot el)和 PCB 板的设计和加工。 4）Proteus 网络版
电子线路 CAD 实习报告
研究项目： 姓 名： 学 院： 班 级： 学 号： 导 师： 联系方式： 日 期：
过压欠压报警器的设计 XXX 机械与自动控制学院 13 自动化一班 2013330301XXX 陈剑 1585714XXXX 2016.04.11
电子线路 CAD 实习任务书
设计题目
过压欠压报警器的设计
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1）变压整流模块 交流信号经变压、整流、滤波后转换成直流电压 VI。 交流信号输入： 220V 变压后为 10V 电压； 210V 变压后为 9.6V 电压； 230V 变压后为 10.4V 电压。
2）电压比较模块
比较器原理： 将待比较的信号电压与参考电压比较，则 1.当“+”端电压高于“-”端时，输出管截
2）支持直流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000 系列、8051 系列、 AVR 系列、PIC12 系列、PIC16 系列、PIC18 系列、Z80 系列、HC11 系列以及各种外围芯片。
3）提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同 时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功 能；同时支持第三方软件编译和调试环境，如 Keil、C51 uVision2 等软件。
②学习和掌握 PROTEUS 软件的使用。
③运用 PROTEUS 软件对设计出的电路图进行原理图编辑、电路
仿真、版图制作，包括封装的设计，单面板雕刻文件的输出。
工作内容
④应用刻板机 HW-3232 进行板子的制作。 ⑤测试元器件，学会识别元器件大小及极性，熟悉应用特性；
在制作好的 PCB 板上安装并焊接元器件
2）完善的仿真功能
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ProSPICE 混合仿真：基于工业标准 SPICE3F5，实现数字/模拟电路的混合仿真; 超过 3 5000 个仿真器件：可以通过内部原型或使用厂家的 SPICE 文件自行设计仿真器件，可导入 第三方发布的仿真器件;
多样的激励源：包括直流、正弦、脉冲、分段线性脉冲、音频(使用 wav 文件)、指数信 号、单频 FM、数字时钟和码流，并支持文件形式的信号输入;
Proteus 是英国 Lab center 公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行与 Windows 操作系统上，可以仿真、分析（SPICE）各种模拟软件和集成电路。
该软件的特点是： 1）、实现了单片机仿真和 SPICE 电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、 单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232 动态仿真、I2C 调试器、SPI 调试器、键盘 和 LCD 系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。
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设计任务
所设计过压欠压报警器，能区别电压是否过高或者过低，并且能及时地发出讯响，同时 伴有灯光显示。
给电路上电后，绿灯亮起；电压超过正常工作电压范围时，红灯亮起，蜂鸣器开始响动； 电压未达到正常工作电压时候，黄灯亮起，蜂鸣器开始响动。
技术要求
1、输入要求 正常工作电压范围是 210V～230V，且正常工作时候不警示。
止， 输出端开路。 2.当“-”端电压高于“+”端时，输出管饱
和， 输出端接低电位。
应用： VP1>VR；输出 Vo1 为高电压 VP2<VR；输出 Vo2 为高电压 反之，输出为低电压。
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3）稳压、取样电路模块
待比较的信号电压 VP1、VP2 取样于 VI ，即将输 入的交流电压变成直流电压，经电阻分压后被取出与 参考电压 VR 比较。
4）具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和 SPICE 分析于一身的 仿真软件，功能及其强大。
2、功能特点
1）智能原理图设计
丰富的器件库：超过 10000 种元器件，可方便地创建新元件; 智能的器件搜索：通过 模糊搜索可以快速定位所需要的器件; 智能化的连线功能：连接导线简单快捷，具备快速自 动连线功能; 支持总线结构：使用总线器件和总线布线，做到电路设计简明清晰; 可输出高 质量图纸：通过个性化设置，可以生成印刷质量的 BMP 图纸，可以供 WORD、Powerpoint 等多种文档使用。
参考电压 VR 来自稳压电路输出的分压值，是固定 的 VR=3V。因为三端稳压器 7806 的输出为 6V 直流电压。
综合稳压取样电路模块和比较电路两个模块来看： 过压:
当 VI>10.4V (vi>230V) 时,VP1>VR，Vo1 输出高电平,VP2>VR，Vo2 输出为低电平； 欠压:
当 VI< 9.6V (vi<210V)时，VP2<VR， Vo2 输出高电平; VP1<VR,Vo1 输出低电平； 正常:
10nf 11.46nf
10nf 10.82nf
10nf 12.71nf
二极管： 正向电压/V 反向电压/V
0.612 0
0.614 0
0.623 0
0.604 0
0.632 0
0.607 0
三极管：
红笔接 2 脚
1-2 间电压
2-3 间电压
0.712
0.714
0.716
0.721
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仿真电路图
过压欠压报警器仿真调试
1、欠压状态报警
2、过压状态报警
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3、仿真曲线
1、Prot电路原理图并仿真调试； 2）加载网络表及元件封装； 3）规划电路板并设置相关参数； 4）元件布局及调整； 5）布线并调整； 6）输出及制作 PCB。
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2、绘制结果 3、输出 3D 视图
KK
值
实
9.9 9.9 4.6 4.6 0.9 9.7 9.8 0.9 0.9 1.0 1.0 1.0 1.0
测
503 505
3K 5K 3K 2K 35K 2K 4K 34K 62K 04M 21M 13M 05M
值
电容： 标称值 实测值
47uf 45.21uf
47uf 38.89uf
47uf 43.42uf
2、输出要求 当检测到电压低于 210V 或者高于 230V 时候，电路发出警示。
3、性能指标 210V 经过变压后变成 9.6V，220 经过降压后变为 10V，230 经过降压后变成 10.4V，10.4V
和 9.6V 是工作电压临界值。
功能模块：
过压欠压报警器工作原理
如上图所示，整个电路包含变压整流电路模块、稳压模块、电压信号取样模块、电压比 较模块、报警光信号指示模块、报警声音信号指示模块。 电路原理图如下：
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原件测试
为了在实物完成后更好电路性能，在开始焊接电路之前对相关元器件进行了实际值测 试，测试结果如下：
电阻：
序 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15
号
标
4.7 4.7
称 10K 10K
1K 10K 10K 1K 1K 1M 1M 1M 1M 510 510
当 9.6V<VI<10.4V(210V<vi<230V)时,VP1<VR<VP2;Vo1 输出低电平，Vo2 输出低电平。 4）报警电路模块
过压和欠压都报警。 报警方式有两种： 1.用 LED 的光信号报警； 2.用 BUZZER 蜂鸣器的声音报警。
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1、软件介绍
Proteus 软件
市面上电路仿真软件众多，常用电路仿真软件有 Multisim、Proteus、EWB、PSPIC、ORCAD、 Saber、Visio、AutoCAD、ADS、PROTEL DXP 等等。但本次课程设计中我选用软件 Proteus 做为主要仿真软件。
系意见
年月日
系主任签名： 年 月 日
目录
1、设计任务 ----------------------------------------------------------01 2、技术要求 ----------------------------------------------------------01 3、过压欠压报警器工作原理 -------------------------------------------01 4、Proteus 软件 ------------------------------------------------------05 5、过压欠压报警器仿真调试 --------------------------------------------07 6、PCB 设计绘制 ------------------------------------------------------08 7、原件测试 ----------------------------------------------------------10 8、电路焊接与调试 ----------------------------------------------------10
Proteus Design Suite 有单机版和网络版两种选择; 如果采用网络版配置，将只有一 个 USB 加密狗安装在服务器上，并锁定相应的用户数，在校园网范围内的 PC 机都可以得 到授权并进行仿真和实验，但同时在线的客户端总数不能超过已购买的总授权用户数; 采用 网络版的 Proteus,可真正实现实验室的虚拟化、网络化以及实验室的开放。
丰富的虚拟仪器：13 种虚拟仪器，要求面板操作逼真; 生动的仿真显示：用色点显示 引脚的数字电平，导线以不同颜色表示其对地电压大小，结合动态器件(如电机、显示器件、 按钮)的使用可以使仿真更加直观、生动;
高级图形仿真功能：基于图标的分析可以精确分析电路的多项指标，包括工作点、瞬态 特性、频率特性、传输特性、噪声、失真、傅立叶频谱分析、一致性分析;
①利用集成块和分立元器件设计电路，要求能对输入电压的过
设计要求
压和欠压的判断； ②对正常电压有正常状态指示；
③对过压和欠压有不同的状态指示，并有报警信号；
①过压报警临界电压值：235V 主要技术指标
②欠压报警临界电压值：205V
①根据设计要求，用集成块和分立元器件设计出符合要求的电
路原理图和 PCB 版图 ；
单片机协同仿真功能： 支持主流的 CPU 类型，如 8051、8086、MSP430、AVR、PIC、AR M。 支持通用外设模型，如字符 LCD 模块、图形 LCD 模块、LED 点阵、LED 七段显示模块、 键盘/按键、直流/步进/伺服电机、RS232 虚拟终端、电子温度计等等，其 COMPIM(COM 口物 理接口模型)还可以使仿真电路通过 PC 机串口和外部电路实现双向异步串行通信; 实时仿 真支持 UART/USART/EUSARTs 仿真、中断仿真、SPI/I2C 仿真、MSSP 仿真、PSP 仿真、RTC 仿真、ADC 仿真、CCP/ECCP 仿真; 支持单片机汇编语言的编辑/编译/源码级仿真，内带 805 1、AVR、PIC 的汇编编译器，也可以与第三方集成编译环境(如 IAR、Keil 和 Hitech)结合， 进行高级语言的源码级仿真和调试; 3）强大设计平台