光强度自动报警控制系统的设计

而在实验室使用万用电表对该电路进行实际测量时，发现测量值与理论值有一定偏差。(1)C点为高电平时，VB=1.932V，Vin上升至1.910V便发生电路状态转换。(2)C点为低电平时，VB=1.097V，Vin下降至1.480V便发生电路状态转换。实际回差电压仅为0.45V。  

根据我们的实验和计算，在实际连接电路时，我们选用器件的参数如下：R1=69k，R2=10k，R4=R5=10k，R3=30k。经理论计算得，(1)VC为高电平时，VB=2.02V。VC为低电平时，VB=0.63V。在对计算值进行修正后，我们得到电路实际正向阈值电压VT+=1.96V，电路实际负向阈值电压VT_=1.03V。回差电压VT=VT+—VT=0.97V，实际电路电压传输特性如图7所示。  

值得一提的是，由于VC快速跃变，使得三极管在截止和深度饱和状态之间转换。三极管的工作状态易受温度影响，但是三极管的截止电压和深度饱和电压受温度变化影响较小，且集成运放的高低电平4.3V和-3.7V足够使三极管在截止和深度饱和状态之间发生转换。所以使用三极管去驱动继电器还是相当可靠的。  

2.3 自动报警电路工作原理  

图8自动报警电路的原理图。  

改变光电池光强，测出光强较大、较小时对应的VOH、VOL，再调W1和W2，使IC1+和IC2+输入分别对应VOH和VOL。当VO>VOH时，IC1输出低电平，发光二极管LED2正向导通发光报警，同时使555时基电路输出低电平，对CD4017(上跳沿有效)的脚14而言输入是下降沿，故CD4017不工作。IC2输出低电平，发光二极管LED1和蜂鸣器不工作。

2.4 数显电路的基本工作原理  

图9是数显电路原理图  

CL7107计数器的最大计数值为1999，当计数器满2000个数时计数器便产生进位信号而且计数器自动归零。这段时间是0～t1(如图10所示)。若已知时钟脉冲的周期为TC，则0～t1这段对Ui的积分时间为T1=2000Tc，0～t1时间内，积分器的输入电压U0(t1)=2000Ui/RCT。  

t=t1时，计数器产生的进位信号触发控制逻辑门把S1从Ui打向-UREF，电容C开始反向充电，使U0逐渐升高，并不断向零伏接近，计数器仍持续计数。因比较器输出从t=0开始一直保持为高电平。  

当t=t2时，积分器输出电压U0升至0V，使比较器输出为低电平，控制门G关闭，时钟脉冲不能进入计数器，这样计数器在t1～t2间隔内所计数值N(12)被保留一段时间，并由二进制转换为十进制，由驱动器驱动LED显示为十进数。反向积分时间T2=t2-t1=N(12)Tc，UREF为恒定电压，在t1～t2时间内，积分器电压的变化量U0(t1～t2)为U0(t1～t2)=(UREF／RC)×N(12)Tc，由上述已知t2时刻积分器的输出电压U0(t2)为零，又U0(t2)=U0(t1)+U0(t1～t2)=(-Ui／RC)×2000Tc+UREF／RC)×N(12)T2=0。整理得N(12)=(Ui／UREF)×2000。N(12)是LED数码块上显示的读数。它与Ui成线性关系。如(UREF／2000)=0.1mV，那么N(12)的值就是被测电压Ui的0.1mv的倍数。如(UREF／2000)=1mV，则N(12)为Ui的毫伏数，此时7107的量程为199mV。图10上的U0积分曲线是由两段斜率不同的直线组成的，因此又成为双斜率积分型A／D转换器。  

从t～t2，U0=0开始，控制门G关闭，并触发计数器向外输出读数。使S2合上保持U0=0，时间间隔为(t2～t3)，在(t=t3)时，控制逻辑单元使N位计数器复零，使S2打开，S1与Ui相连，积分器重新开始积分。