来停电报警电路 正文

1 前言

本次设计主要是设计一个来停电报警电路，来停电报警电路在日常生活中是非常重要的。随着经济社会的发展，电越来越多影响我们的日常生活与社会生产。在日常生活中，经常会用到一些电器设备不能随便停电，如：冰箱，洗衣机等；在社会生产中，各企业工厂更是不能随便停来电，如：煤矿里的排气扇不能停电，停电之后瓦斯浓度过高不能随便来电。由于这个原因，就需要对电压进行监控，所以来停电报警电路应运而生。

来停电报警电路设计方法很简单，它主要包括变压整流滤波稳压电路、停电振荡报警电路和来电振荡报警电路三大部分。其涉及到模拟电子技术、数字电子技术的相关知识。电路结构简单易实现，其中运用了3个电路部分，分别是与模拟电子技术相关的变压整流电路，和与数字电子技术相关的来电报警电路、停电报警电路，当输入电压突然中断或送入时，都会引起报警器发声，特别是停电时还会有红灯亮起，从而达到对有无电压进行监控的目的。

设计时采用中小规模集成电路，主要培养分析问题解决问题的能力，将理论运用于实践，加深对电路结构的理解，对各种元器件的认识与应用，提高设计电路，调试电路的实验技能。

2 总体方案设计

2.1 方案比较

方案一

首先由变压器将家庭电压将至报警器工作电压，再由桥式滤波电路将交流电转换为直流电加在稳压二极管之间，稳压二极管工作是提供稳定电压 7.28V 。整流电路和一个单刀双掷开关相连，开关一端与断电报警电路的输入端相连，另一端与来电报警器输入端相连。当断电时，扬声器发出报警声同时红色LED 发光，以便于人发现，人发现后将开关接到另一端使报警声停止、灯光熄灭；当来电时，扬声器发声，人发现后将开关接回原端声音停止。

图2-1 方案一方框图 方案二

根据技术要求，此报警器可由以下几部分组成，首先有电时要产生输入电压

V I ：0~10V 的步进电源；第二部分是比较器，将VI 与报警门限电平相比较，由于该报

警器要求有两个门限电平，即CC I V 32V ≥或CC I V 31V ≤电路报警，而CC I CC V 3

2V V 31<<电路不报警，所以这里选用窗口比较器，这样可以更加精确的监视电压情况；第三部分则为报警电路。

图2-2 方案二方框图

A/D 转换

多谐振荡器 三位寄存器

三位数值比较器 三位数值比较器

D/A 转换 D/A 转换 步进电源 三位寄存器 扬声

器

电网 变压整流滤波

稳压电路

停电报警电路

来电报警电路

电网

2.2 方案论证与选择

本文要求设计一个来停电报警电路，电路主要实现监控电压有无的功能，首先，经过变压器将工作电压降到合适大小，再用直流稳压电路将交流电变为直流电，将变换后的直流电压接入报警电路，然后判断电压有无，以使扬声器发出报警声音。

两个方案均能实现该功能，但方案二虽然监测更加精确，但是在实现过程中使用元器件多，总体电路过于复杂，成本大，不便于理解与实现，也不方便使用；方案一使用了元器件少，电路简单，成本较低，易实现，基本符合要求，便于设计者理解电路结构，也能满足日常生活的需要，价格合适。

综上所述，采用方案一来作为这次的设计电路。

3 单元模块设计

3.1 稳压电源设计

直流电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路4部分组成，

如图3-1：

图3-1 稳压电源设计流程图

电源变压器作用：把电网中220V 交流电转换为较低电压以便应用。整流电路作用：把交流电变成脉动的直流电。滤波电路作用：滤除脉动直流电的纹波得到较平滑的直流电。稳压电路作用：当电网电压波动，负载和温度变化时，维持输出直流电压稳定。

1.稳压电路中用到三端集成稳压器，为LM7805。78XX 系列集成稳压器的典型应用电路如下图所示，这是一个输出正5V 直流电压的稳压电源电路。IC 采用集成稳压器7805，C1、C4分别为输入端和输出端滤波电容，RL 为负载电阻。当输出电较大时，7805应配上散热板。

2.因为三端固定集成稳压电路的使用方便，电子制作中经常采用，最大输出电流1.5A ，LM78XX 系列输出电压分别为5V ，6V ，8V ，9V ，10V ，12V ，15V ，18V ，24V 。

图3-2 7805典型接法

电源变压器 整流电路 滤波电路 稳压电路

电网

图3-3 稳压电源

3.2 停电报警电路设计

根据设计要求，选择NE555构成单稳态触发器控制报警时间和多谐振荡器使扬声器发声。

NE555简介

NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、可产生的振荡频率也不大相同；而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉波讯号。

NE555的主要特性

1.只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。

2.它的操作电源范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑电路配合，也就是它的输出电平及输入触发电平，均能与这些系列逻辑电路的高、低电平匹配。

3.其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。

4.它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。

(a) 集成电路内部结构图(b) 555管脚图

图3-4 NE555

表 3-1 555各引脚名称及功能表

引脚名称功能

1 GND(地) 接地，作为低电平（0V）

2 TR（触发）当此引脚电压降至1/3Vcc时输出端给高电平。

3 Q（输出）输出高电平或低电平。

4 R（复位）当此引脚接高电平时定时器工作，接低电平时复位，输出低电平。

（接空时默认两阈值电压1/3Vcc与 2/3Vcc）

5 CV（控制）控制芯片的阈值电压。

6 TH（阈值）当此引脚电压降至2/3Vcc时输出端给低电平

7 DC（放电）内接OC门，用于给电容放电。

8 VCC（供电）提供高电平并给芯片供电。

NE555组成的单稳态触发器

单稳态触发器只有一个稳态状态。在未加触发信号之前，触发器处于稳定状态，经触发后，触发器由稳定状态翻转为暂稳状态，暂稳状态保持一段时间后，又会自动翻转回原来的稳定状态。单稳态触发器一般用于延时和脉冲整形电路。

接通电源后，未加负脉冲，而C充电， Vc上升，当Vc=2Vcc/3 时，RS电路输出为低电平，放电管T导通，Vc快速放电，使 Vc= 0。这样，在加负脉冲前，输出为低电平，即Vo= 0，这是电路的稳态。在t = t0时刻 Vi负跳变（ Vi端电平小于 Vcc/3），而 Vc= 0（TH端电平小于2Vcc/3 ），所以输出Vo 翻为高电平，T截止，VC充电。按指数规律上升。t = t1时，负脉冲消失。t = t2时 Vc上升到2Vcc/3（此时TH端电平大于2Vcc/3 ，TR端电平大于Vcc/3 ）， Vo又自动翻为低电平。在Tw这段时间电路处于暂稳态。t > t2，T导通，C快速放电，电路又恢复到稳态。

NE555的高触发端TH（6脚）和放电端D（7脚）接RC定时电路，低触发端TL （2脚）外接触发信号。

图3-5 555 构成单稳态触发器原理图