温度控制报警电路设计.docx
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温度控制报警电路设计
电子综合开发实践报告
设计课题：
温度控制报警电路设计
专业班级：
电信11级2班
学生学号：
学生：
设计时间：
2014年1月
信息科学与技术学院
2014年1月
温度控制报警电路设计
1.设计任务与要求
温度正常时,数码管按0.1.2.3.4.5.顺序显示
温度不正常时，数码管按0.1.2.3.4.5.6.7循环显示同时绿色发光二级管点亮。
温度继续上升到一定值时，数码管不显示，同时红色发光二极管点亮，数码管不显示
要求计数电路的脉冲用555定时器与RC组成的多谐振荡器构成，其中温度用电压表示，8V一下表示温度正常，9-10V表示温度不正常，10V（不含10V）以上表示温度过高。
2.方案设计与论证
要求中用电压表示温度，可以用双限电压比价器（窗口比较器）来对输入电压进行比较，产生高低电平的变化来控制发光二极管点亮与数码管的显示，计数电路的脉冲用555定时器与RC组成的多谐振荡器构成。
三．单元电路设计与与数值计算
3.1电压比较模块
窗口比较器”又叫“双限比较器”，是指在输入信号的上升沿和下降沿翻转电压不同的比较器，两个电压之间的值为窗口宽度。
窗口比较器原理图3.1
比较器工作是这样的，同相端电平高于反相端电平时，输出高电平，反之，就输出低电平；
由于开环的高增益，基本遇不到同相端电平等于反相端电平的情况；其次，比较器芯片电路都是OC输出的，即是集电极开路输出的，所以输出端需要接个上拉电阻才能正常工作。
1当uIA1的输出端为低电平；A2的输出端为高电平，则二极管D2导通，D1截止，输出电压uO为高电平。
2当uI>UA时：
A1的输出端为高电平，
A2的输出端为低电平，
则二极管D1导通，D2截止，输出电压uO也是高电平。
3当UBA1、A2的输出端均为低电平，两个二极管均截止，输出电压uO为低电平。
图3.2
3.2时钟脉冲产生模块
时钟脉冲产生由555定时器与RC组成的多谐振荡器构成
3.2.1电路组成：
多谐振荡器电路图3.3
用555定时器构成的多谐振荡器电路如图3.3所示：
图中电容C、电阻R1和R2作为振荡器的定时元件，决定着输出矩形波正、负脉冲的宽度。
定时器的触发输入端（2脚）和阀值输入端（6脚）与电容相连；集电极开路输出端（7脚）接R1、R2相连处，用以控制电容C的充、放电；外界控制输入端（5脚）通过0.01uF电容接地。
3.1.2.工作原理：
图3.4多谐振荡器的工作波形
多谐振荡器的工作波形如图3.4所示：
电路接通电源的瞬间，由于电容C来不及充电，Vc=0v，所以555定时器状态为1，输出Vo为高电平。
同时，集电极输出端（7脚）对地断开，电源Vcc对电容C充电，电路进入暂稳态I，此后，电路周而复始地产生周期性的输出脉冲。
多谐振荡器两个暂稳态的维持时间取决于RC充、放电回路的参数。
暂稳态Ⅰ的维持时间，即输出Vo的正向脉冲宽度T1≈0.7（R1+R2）C；暂稳态Ⅱ的维持时间，即输出Vo的负向脉冲宽度T2≈0.7R2C。
555定时器组成多谐振荡器，多谐振荡器产生OUT的信号频率。
电阻、电容参数值计算如下：
C2为电路的滤波电容，提高电路的稳定性，一般选取0.01uF
振荡周期T=0.7（R1+2R2）C，振荡频率f=1/T。
滑动变阻器可以调节振荡周期
多谐振荡器实际电路图3.5
3.3计数模块
采用74ls160十进制计数器
QA.QB.QC.QD为输出端，RCO是进位输出，ENP,ENT,LOADD都为高电平时计数
将13.14引脚通过与非门接到clr清零从而实现0-5的显示
74ls160计数实际电路图图3.6
4．总原理图及元件清单
4.1总原理图
总原理图4.1
4.2原件清单
原件序号
型号
主要参数
数量
备注
U1/U8
NOT
1
非门
U2
NAND2
1
与非门
U3A/B
LM339
1
U4/U5
AND2
2
与门
U6
Rated555Timer
1
U7
DCD_HEX_GREEN
1
U9
74ls160
1
C1
100NF
1
C2
10NF
1
R1
20k
1
R2
2k
1
R3
20k
1
R4
5.1k
1
5．性能测试与分析
1.当输入电压低于5V时U3B输出低电平大于%V输出高电平，且数码管顺序显示0-5.
U3B的输出随输入电压变化仿真图5.1
2当输入电压在5V到10V之间时Uo输出高电平，其他时刻输出低电平。
绿色发光二极管点亮，数码管显示1-9.
UO的输出随输入电压变化仿真图5.2
3当输入电压大于10V时U3A输出低电平，同时红色发光二极管点亮。
其他时刻输出高电平。
U3A的输出随输入电压变化仿真图5.3
6．结论与心得
在设计的过程中，将系统模块化，更有利于去选择电路的参数，更有利去分析和调试电路。
在设计的过程中我用了自己的理论知识去分析和计算电路图，虽然将所学的知识运用到现实当中去了，但是我从这次课设中总结的结论是，理论永远是理论知识，而实际往往和理论的有些偏差，因为我们不可能把实际当中的任何情况都能考虑进去，只有通过不断地去调试，理论与实际结合才能把系统顺利完成。
参考文献
[1]阎石《数字电子技术基础》高等教育，第五版，20065.5
[2]童诗白华成英《模拟电子技术基础》高等教育，第四版，2006.5.4
附录：
Multisim总电路图
Altiumdesigner电路图
Altiumdesignerpcb图
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