电路与模拟电子课程设计。
蓄电池充电提醒器初审报告。
蓄电池充电提醒器。
摘要本文设计了一种电压过低报警的电路，以保证蓄电池的使用寿命及安全和无故障的充电操作。
关键字蓄电池充电报警。
一 、引言。
所谓蓄电池即是贮存化学能量，于必要时放出电能的一种电气化学设备。充电时利用外部的电能使内部活性物质再生，把电能储存为化学能，需要放电时再次把化学能转换为电能输出。对于普通蓄电池，主要优点是电压稳定、**便宜；但缺点是比能低 ( 即每公斤蓄电池存储的电能 ) 使用寿命短和日常维护频繁。
与此同时许多人在使用蓄电池过程中，经常是在蓄电池电压值严重欠压情况下还在使用，很容易导致蓄电池过早报废，为此我们设计了一种蓄电池电压过低报警电路。
二、实验原理。
1.利用非门工作原理进行信号反相。
非门是一种状态（电平）转换器，也叫反向器。电路中用来缓冲、反相和驱动。非门只有一个输入端和一个输出端，输入和输出都只有高电位和低电位(在数字电路中称之为高电平和低电平)两种相反的状态，如果高电平用“1”表示，低电平用“0”表示， 输出与输入之间特定的逻辑关系就是“输入为1，则输出为0；输入为0，则输出为1”，输出总是输入的否定，所以为“非门”。
只要输入端有一个开关低电位间接通，输出端就是高电位，用电器开始工作。
图1为其原理图。vt1是nmos管，vt2是pmos管。nmos管是开关器件，叫输入管。
pmos管取代漏极负载电阻，叫负载管，这种负载称为有源负载。两只管子的栅极连在一起作为反相器的输入端a，漏极也连在一起作为输出端l。负载管的源极接电源正极vdd，输入管的源极接地(vss端)。
当输入信号为低电位0v时，vt1截止，vt2导通，输出为高电位vdd；当输入信号为高电平vdd时，vt1导通，vt2截止，输出为低电位0v。这就实现了输出与输入的反相功能。
我们通过电位器分压使临界输出电压恰对应高电平向低电平的临界电平，这样一来，当蓄电池输出电压高于临界输出电压时，与非门输出低电平；当蓄电池输出电压低于临界输出电压时，与非门输出高电平，实现了信号的反相。
2.555定时器构成多谐振荡器。
集成定时器555电路是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路。是一种能够产生时间延迟和多种脉冲信号的电路。它的内部电压标准使用了三个5k的电阻，故取名555电路。
其电路类型有双极型和cmos型两大类，两者的工作原理和结构相似。几乎所有的双极型产品型号最后的三位数码都是555或556；所有的cmos产品型号最后四位数码都是7555或7556，两者的逻辑功能和引脚排列完全相同，易于互换。555和7555是单定时器，556和7556是双定时器。
双极型的电压是+5v~+15v，输出的最大电流可达200ma，cmos型的电源电压是+3v~+18v。
图2 555定时器内部框图。
555电路的内部电路方框图如图2所示。它含有两个电压比较器，一个基本rs触发器，一个放电开关t，比较器的参考电压由三只5kω的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器a1同相比较端和低电平比较器a2的反相输入端的参考电平为和。a1和a2的输出端控制rs触发器状态和放电管开关状态。
当输入信号输入并超过时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。是复位端，当其为0时，555输出低电平。平时该端开路或接vcc。
vc是控制电压端（5脚），平时输出作为比较器a1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01uf的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。t为放电管，当t导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路。
如图3，由555定时器和外接元件r1、r2、c构成多谐振荡器，脚2与脚6直接相连。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外接触发信号，利用电源通过r1、r2向c充电，以及c通过r2向放电端放电，使电路产生振荡。电容c在和之间充电和放电，从而在输出端得到一系列的矩形波，对应的波形如图4所示。
图3 555构成多谐振荡器图4多谐振荡器的波形图。
输出信号的时间参数是： t==0.7（r1+r2）c=0.7r2c
其中，为vc由上升到所需的时间，为电容c放电所需的时间。
555电路要求r1与r2均应不小于1kω，但两者之和应不大于3.3mω。
3．整体电路工作原理。
电路工作的原理图如图5所示：
1)、可调电阻设定蓄电池待测低电压构并成取样电路，采集蓄电池电压信号。
2)、当电池电压较高时，采集蓄电池电压信号为高电平，经反相器后输出为低电平，即为0v，多谐振荡器没有电源输入，不能产生振荡信号，蜂鸣器不发出警报音，小灯泡不发亮。
3)、当电池电压较低时，采集蓄电池电压信号为低电平，经反相器后输出为高电平，相当于多谐振荡器的电源输入，振荡电路产生并输出矩形波信号，蜂鸣器根据传入的信号发出相应频率的警报音，小灯泡发亮。
三、电路**结果。
1.当输入电压为10v时，输出电压为0v，波形图如下。灯泡不亮，蜂鸣器不响。
图6 10v时示波器波形及检验电路反应。
2.当输入电压为8v时，输出电压为0v，波形图如下。灯泡不亮，蜂鸣器不响。
图7 8v时示波器波形及检验电路反应。
3.当输入电压为7v时，输出电压为4.252v，波形图如下。灯泡亮，蜂鸣器响。
图8 7v时示波器波形及检验电路反应。
4.当输入电压为1v时，输出电压为4.13v，波形图如下。灯泡亮，蜂鸣器响。
图9 1v时示波器波形及检验电路反应。
5.当输入电压为-1v时，输出电压为4.13v，波形图如下。灯泡亮，蜂鸣器响。
图10 -1v时示波器波形及检验电路反应。
由图7图8可知，当输入电压在7v-8v之间时为待测低电压，这与理论计算正好相符。
四、电路元件清单（元件资料参考实验原理）
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