模电课程设计-温度报警器.doc

课程设计报告书

温度报警器的设计

学院电子与信息学院

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图1方案一原理图

②原理

通过窗口比较器使电路分为两部分，一部分直接连接555多谐振荡电路，控制蜂鸣器响应，另一部分通过反相器接555以及指示灯，使之满足一下条件。

当t1tt2时，比较器输出低电平，使用三极管的基本开关电路输出高电平，，使振荡器工作，指示灯闪烁；而蜂鸣器所接555的RD’端为低电平，不工作。

当tt1或者tt2时，比较器输出高电平，接入555的RD’端，蜂鸣器响；而指示灯所接555的RD’端为低电平，指示灯不工作。

2．2．2方案二

①原理方框图（图2）

图2方案二原理图

②原理

先将温度变化转化成的电压变化输入555多谐振荡器，在555多谐振荡器的输出端使用窗口比较器，对输出信号进行判断，并选择使蜂鸣器工作或者指示灯工作。

2．3对各方案进行可行性分析、比较，选出最佳方案。

方案一在实行起来可以分步完成每个部分的电路，最后再一起进行调试。先使用窗口比较器，可以准确区分电压的不同，并使用两个555多谐振荡器进行频率的设定，比较方便。

方案二首先用555多谐振荡器将输入电压转化成频率，但是由于指示灯和蜂鸣器的频率要求不同，在之后的电路中难以达到频率要求，将窗口比较器接在多谐振荡器的输出部分也比较复杂。

因此，选择方案一进行实验。

三、单元电路设计

3．1窗口比较器电路

3．1．1窗口比较器电路及其工作原理或功能说明

窗口比较器具有两个门限电平，可以检测输入模拟信号的电平是否处在给定的两个门限电平之间。在元件选择与分类，或对生产现场进行监视与控制时，窗口比较器(图3)是很有用的。

当输入电压uIURH时，uIURL,所以集成运放A1的输出uO1=+UOM，A2的输出uO2=-UOM。使得二极管D1导通D2截止,稳压管DZ工作在稳压状态，输出电压uO=+UZ。

当输入电压uIURL时,uIURH,所以集成运放A1的输出uO1=-UOM，A2的输出uO2=+UOM。使得二极管D2导通D1截止,电流通路如图所标注，稳压管DZ工作在稳压状态，输出电压uO=+UZ。

URLuIURH时,uO1=uO2=-UOM，所以D1和D2均截止,稳压管截止,uO=0。

URH和URL分别为比较器的两个阈值电压,设URH和URL均大于零,则传输特性如图4所示。

图3窗口比较器图4传输特性

3．1．2窗口比较器电路元件的选取与计算（元件标号见整机电路）

R(20度)=12.2kΩ

R(70度)=2.0kΩ

取R1=8.2kΩ，可得R6：R7：R8=3:1:2。

因此取R6=3kΩ，R7=1.1kΩ，R8=2kΩ。

3．2多谐振荡器电路

3．2．1多谐振荡器电路及其工作原理或功能说明

由555定时器构成的多谐振荡器如图5所示，R1，R2和C是外接定时元件，电路中将高电平触发端（6脚）和低电平触发端（2脚）并接后接到R2和C的连接处，将放电端（7脚）接到R1，R2的连接处。

由于接通电源瞬间，电容C来不及充电，电容器两端电压uc为低电平，小于（1/3）Vcc，故高电平触发端与低电平触发端均为低电平，输出uo为高电平，放电管VT截止。这时，电源经R1，R2对电容C充电，使电压uc按指数规律上升，当uc上升到（2/3）Vcc时，输出uo为低电平，放电管VT导通，把uc从（1/3）Vcc上升到（2/3）Vcc这段时间内电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间TPH的长短与电容的充电时间有关。

充电时间常数T充=（R1＋R2）C。

由于放电管VT导通，电容C通过电阻R2和放电管放电，电路进人第二暂稳态.其维持时间TPL的长短与电容的放电时间有关，放电时