试 验 题 目： 电压超限指示和报警电路的预设计
.设计内容，要求 ................................................................................. 3 1.内容 ................................................................................................... 3 2.要求 ................................................................................................... 3
设计思路 ............................................................................................. 3 1.系统结构 ........................................................................................... 3 设计的电路 ......................................................................................... 5 1. 采用TI公司生产的一款MPS430F149型单片机完成设计 ........... 5 2.图2采用555定时器和窗口比较器构成的电路 ............................. 6 电路分析 ............................................................................................. 6 1.运算放大器比较电路 ........................................................................ 6 2.555定时器构成的多谐振荡器 ......................................................... 8 功能分析 ........................................................................................... 10 1. 窗口比较器 .................................................................................... 10 2. 555定时器构成的多谐振荡器的设计 ........................................... 12 选择电路 ........................................................................................... 13 实验材料 ........................................................................................... 14
.设计内容，要求
1.内容
通过电压超限指示和报警电路的设计与实验，熟悉窗口比较器和555电路的应用。
2.要求
设计一个电压过限指示和报警电路。
1. 电压上限为UH=5.5V，下限为UL=4.5V，当4.5V＜uI＜5.5V时，为正常范围。否则uI＞5.5V或uI＜4.5V都为不正常，此时发出报警信号。
2. 电压uI在正常范围内。绿灯亮，不发出报警声响。 3. 电压uI低于下限时，黄灯亮，同时连续发出报警声响。 4. 电压uI高于上限时，红灯闪烁，同时发出断续的报警声响。
设计思路
1.系统结构
根据题目要求，若需要鉴别一个电压是否属于正常或不正常范围，可以利用窗口比较器。窗口比较器的传输特性如图5-1所示。当UH＞uI＞UL时，输出为低电平，而当uI＞UH或uI＜UL时输出为高电平，利用这一特性，就可以鉴别电压是否处于正常范围。如果是其他物理
量（如温度）也可以通过传感器将其转换为电压量来实现报警。声音报警可利用555定时器构成的多谐振荡器来实现，断续声音可以由一个频率较低的振荡器去控制一个频率较高的振荡器来实现。图1为系统设计的整体框图
UH蜂鸣器UI555构成的 555构成的 窗口比较 多谐振荡器多谐振荡器器 IIIUL 图1.系统的整体结构框图
设计的电路
1. 采用TI公司生产的一款MPS430F149型单片机完成设计
采用TI公司生产的一款MPS430F149型单片机，该款单片机内部带有A/D转换。首先设计一个AD采样保持电路将输入电压控制在一定范围之内。然后进行AD转换，利用一定的算法，实现电压超限指示和报警。方案系统结构图如图11.
输入电压UI电压采样电路MPS430F149指示灯器鸣蜂
图11. 系统的整体结构框图
电压超限指示和报警电路的预设计
