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：

学生姓名：

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。

窗口比较器

电压输入电压的不同输出不同的电平

Led显示

数码管显示

顺序

555构成多谐振

荡器产生时钟脉冲74ls160十进制计时器

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uI

A1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UB < uI

A1 、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

四．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 Rated 555 Timer 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

五．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

六．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。