两个比较器C1和C2，C1的比较电压为2/3VCC,C2的比较电压为1/3
VCC，当比较器“+”端电压大于比较器“-”端电压时，比较器输出高电平（其状态用1表示），当比
较器“+”端电压低于比较器“-”端电压时，比较器输出低电
平（其状态用0表示）。
G1，G2两个与单脉冲发生器，本电路中的单脉冲发生器直接利用实验板上的单脉冲发生器。
下面就其电路结构及计算加以说明。
T为泄放三极管,
非门构成基本RS触发器，G3为输出缓冲反相器，起整形和提高带负载能力的作用。
为外接电容提供充放电回路。
利用555定时器设计电路时，主要是考虑如何让2和6的电位发生变化（外
过理论计算得
T=I.IR2C2
本电路取值，T=0.33S
取R2=3M，C2=104
十进制计数器
器使用。
若将Q3与CLK0相连接，计数脉冲从CLK1输入，则作为二-五混合十进制计数器使用。
数模转换器
数模转换器由运放构成的加法器实现，数字信号为0000—1001（1代表高电平，74系列高电平为
3.6V,0代表低电平，74系列低电平为0V）,QDQCQBQ0各端子分别单独作用时所形成的模拟电压应分别为基准电压单位的8倍4倍2倍1倍。
这样就将数字信号转化成了模拟信号。
电路如图所示。
产生的基准电压为0.21V。
即当Q0单独作用时输出电压为0.21V，当QB单独作用时输出电压为0.21V
的2倍即0.42V，当QC单独作用时输出电压为0.21V的4倍即0.84V,当QD单独作用时输出电压为0.21V的8倍即1.68V。
只要R5=2R9，R6=R9，R7=（1/2）R9，R8=（1/4）R9就可以满足以上关系。
结论的推导思路：
Q0单独作用时（注意此时R6，R7，R8是与R9并联的），在R9上产生的电压为U,列出关系式。
Q1单独作用时（注意此时R5，R7，R8是与R9并联的），在R9上产生的电压为2U，列出关系式。
Q2单独作用时（注意此时R6，R5，R8是与R9并联的），在R9上产生的电压为4U，列出关系式，Q3单独作用时（注意此时R6，R7，R5是与R9并联的），在R9上产生的电压为8U，列出关系式。
共四个关系式，设R9=R，R5=aR，R6=bR，R7=cR，R8=dR，并注意到条件a,b，
c，d必须大于0,以确定U的取值范围，在U的取值范围内确定一个合适的数值，再解由这四个方程组成的方程组，计算出a，b，c，d四个值，确定了R5，R6，R7，R8四个电阻与R的关系。
但求解这个方程组比较困难，作者是在寻找规律的基础上直接找出结果。
方法是先解答二位加法
器的电路，找出其规律再应用到四位加法器上，然后加以验证。
四位加法器输出要求：
当Q0单独作用时，输出为0.25V（为什么这样设定，后面再说明），因此，
放大倍数为0.25/0.21=1.190，
即R4/R3=1.190-1=0.190。
取R3=20K，R4=3.6K。
附：
迭加原理
当电路有几个电压源同时作用时，电路的电流电压等于各个电压源单独作用时所产生的电流电压之
和。
注意：
考虑某个电压源单独作用时，其它电压源置0（即其它电压源电压为0，相当于接地）。
加法器
因为从数模转换器输出的电压信号只反映了设定温度的个位数，还不是与设定温度对应的电压信号，因此还需要一个加法器将个位信号与十位信号相加，并变成与温度准确的对应量，其计数器输出数字量，数模转换器输出量，加法器输出量，设定温度对应关系如下：
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
1001
0
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
1.75
2.00
2.25
2.0
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
20C
21C
22C
23C
24C
25C
26C
27C
28C
29C
下面通过计算确定R11,R12,R13的值。
注意到数模转换器输出接R11,+5V电源接R12。
当R11所接信号电压为0.25V单独作用时，在
R13上产生的电压应为0.1V（此关系若成立，则当R11所接信号电压为0.25V的0—9倍时，在R13上产生的电压就会为0.1V的0—9倍即0.1V--0.9V也会成立）。
当R12所接信号电压为+5V单独作用时，在R13上产生的电压应为2V，这样，当两个信号同时作用时，在R11上产生的电压是2.0V—2.9V。
设R13=R，R11=xR，R12=yR，当R11所接信号电压为0.25V单独作用时，在R13上产生的电压应为0.1V，此时R12与R13是并联的，列出关系式
0.25二0.1__xR__x（1_y）0.1yR//R—y
简化等式得x=1.5—‘一①
1十y
当R12所接信号电压为+5V单独作用时，在R13上产生的电压应为2V，此时R11与R13是并联的，列出关系式
5-2_yR_y（1x）
2xR//Rx
10
简化等式得2y=3—x—②
1+x
解由①②组成的方程组得
x=0.5y=0.5
取R13=R=20K，R1仁10K，R12=10K.。
从此处可知四位加法器输出电压设为0.25V的优点了。
如果控制电路只让环境温度与设定温度比较，产生控制信号控制空调的工作，将会出现当环境温度降到设定温度时，空调出现频繁开关机的现象，这是不可能正常工作的。
因此，需要设计一个延迟量，如2C,即空调应该是如下工作状态：
当环境温度高于设定温度时，开机，随着开机过程的进行，环境
温度降低，当降低到设定温度时不停机，一直降到比设定温度低2C时才停机；停机后，环境温度升高，
当升高到设定温度时，空调才重新开机。
即开停机的时间是环境温度变化2C的时间。
本电路为了观察现象比较明显，将设定温度延迟量设为4C,这样对应的电压变化量就有0.4V，便
于测量和观察。
以设定温度平均值25C为参考确定电阻R14和R15。
即当R14和R15上的总电压为2.5V时，R14上的电压为0.4V，贝UR15上的电压为2.1V，因为电压之比等于电阻之比
0.4R14
21二R15
取R14=10K，则R15=52.5K。
取R15=51K。
控制信号的形成及显示电路
设设定温度为25C,设比较器U3C输出U1,比较器U3D输出U2,与非门U4A的输入为x1,x2,输出为y3,与非门U4D的输入为x12,x13,与非门U4D输出y11。
当环境温度高于25C时，x仁U1=0,y3=1,使得x12=1
而x13=U2=1,所以y1仁0（使得x2=0）,LED亮，开机。
当环境温度低于25C但高于21C时，x仁U1=1,但x2=0所以y3=1,使得x12=1，而x13=U2=1,所以y1仁0（使得x2=0）,LED亮，开机。
当环境温度低于21C时，x13=U2=0，所以y11=1（使得x2=1）,LED灭，停机。
而x仁U1=1,x2=1所以y3=0（使得x12=0）。
从以上讨论可知，降温过程中降到设定温度时不停机，要降到比设定温度低4C时才停机。
停机后，环境温度开始升高，当升高到高于21C时，x13=U2=1，但注意到x12=0,所以y11=1,LED
灭，继续处于停机状态。
当环境温度升高到高于25C时，x仁U1=0,y3=1,使得x12=1,注意到x13=U2=1,所以y11=0,LED亮，开机。
从以上讨论可知，当停机后温度升高，但升高到21C时继续处于停机状态，一直升高到设定温度时
才开机。
当然，这个21C也可以设计成其它数值，如22C,23C，等等，只要改变R14或R15的电阻值就
可以了。
模拟环境温度信号形成电路
电路用于课程设计时，由于并没有使得环境温度发生变化，所以当采用温度传感器时，我们只能观察到用于表示开停机信号的发光二极管一直亮或一直灭，而观察不到开停机过程和现象。
对于做课程设计来说这是不太理想的。
因此需要设计一个模拟环境温度变化的一个电路。
这个电路要产生这样的一个电压信号，当开机状态（即LED亮）时，这个电压要逐渐降低，当降低
到设计值时，停机（（即LED灭）,然后这个电压要逐渐升高，当升高到设计值时，开机（（即LED亮），
示，当开机状态（即LED亮）时，
Q2导通，电容器放电，电压降低；
（即LED灭）时，Q2截止，Q1导
充电，电压升高；
13
R17,R18,R19的计算
时间为T1，即充电时间为T1，而电
容器在充电时间内电压升高0.4V，设Q1饱和导通，压降为0.7V，电容上电压为2.5V时电流最小，电容上电压为2.1V时电流最大，取其平均状态2.3V计算电流（需要准确计算时采用积分法）
同理，设开机时间为T2,
取C=2200卩F,设停机时间T仁44秒，开机时间T2=26秒，
计算得：
R17=100K.,R19=47K。
设三极管3=30（要以最小的可能值计算），三极管处于临界饱和状态，基极电流的B倍大于最大集
电极电流。
5-0.7-2.3：
5-0.7-2.3
R18
R17
R18<3M，取R18=470K。
提示：
这个电路可能取R18=1M更合适。
温度调节控制器
（二）
温度调节控制器要求
设定温度可调：
24C--27C。
设定温度用发光二极管显示。
当电路检测到的环境温度高于设定温度时，表示控制信号的发光二极管亮，否则表示控制信号的发光二极管不亮。
设计思路；
电路必须有温度传感器，将环境温度信号转换为电信号。
可用温度传感器采用LM35（它的性能在
上节已经介绍）。
由于设定温度信号需要发光二极管显示，因此采用移位计数器4017对单脉冲信号进行计数（单脉
冲电路的按键就是设定温度的调节按键）。
移位计数器4017简介
4017外形结构为DIP16。
其中（8）脚接GND,（16）脚接+VCC电源（最高18V）。
CLK-
脉冲信号端，RST-复位端（高电平有效），
ENA-片选端，低电平有效（此端为0时，芯片工作，此端为1时，芯片禁止工作），
CO-进位端，高电平有效。
Q9Q8Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0-数据输出端，Q9为最高位，Q0为最低位。
计数器每接收到一个脉
冲，1状态从Q0端开始依次向高位移一位。
注意到，输出端十个中任何时间都只可能有一个端为1，而
其它都为0。
各数据输出端的输出电流不能大于1mA（说明带负载能力较差）。
四二输入与非门4011简介:
4011外形结构为DIP14。
其中（7）脚接GND,（14）脚接+VCC电源（最高18V）。
输出端的输出电流不能大于1mA（说明带负载能力较差）。
四个与非门的详细情况如下图所示。
它们每个与非门有二个输入端和一个输出端。
四模拟开关4066简介：
4066外形结构为DIP14。
其中（7）脚接GND,（14）脚接+VCC电源（最高18V）。
四个模拟开关的详细情况如下图所示。
它们每个模拟开关有一个输入端和一个输出端（注意，它们谁为输入端谁为输出端都可以），一个控制端（分别为13,12,5,6），控制端为高电平时，开关导通，当控制端为低电平时，开关截止，。
是否输出控制信号，是由环境温度信号和设定温度信号的大小关系来决定的，当环境温度高于设定温度（即环境温度对应的电压高于设定温度对应的电压）时，电路输出控制信号，表示控制信号的发光二极管亮。
当环境温度低于设定温度（即环境温度对应的电压低于设定温度对应的电压）时，电路不输出控制信号，表示控制信号的发光二极管不亮。
因此，需要一个电压比较器。
设定温度显示电路，用发光二极管电路显示其设定温度。
发光二极管工作电路。
各单元电路的设计
放大器，与温度调节控制器
（一）相同。
请实验者阅读其相关内容。
555定时器原理及应用与温度调节控制器
（一）相同。
请实验者阅读其相关内容。
设定温度信号电压的产生
采用最简单的电阻分压电路得到与设定温度对应的电压，即2.4V,2.5V,2.6V,2.7V。
由R3,R4,
R5,R6,R7构成。
具体设定温度值为多少，是由4017的状态决定的，而4017的状态是由单脉冲电路的按键动作决定
的，每按一次按键，4017的输出高电平移一位。
就可以选择不同的模拟开关导通而选用不同的设定温度。
电阻分压电路的负载电流必须为0,否则会改变其分压电路的分压值，因此，在电压信号通过模拟
开关后需要接一个隔离电路，利用运放构成隔离电路是一个理想的方案。
电路的其它部分与温度调节控制器
（一）相同。
请实验者阅读其相关内容。
整体电路解说：
本实验项目采用方案二，现就电路的工作过程进行解说。
电阻R3—R7为分压电路，按以上电阻参数选定电阻，分压电路可以分别得到2.4V,2.5V,2.6V,2.7V
电压，分别送到四个模拟开关的输入端，555及电阻R1,R2及电容C1,C2构成单脉冲信号发生器,每按一次按键，产生一个脉冲，送到计数器4017进行计数，在脉冲信号的作用下，4017的状态
变化0000,0001,0010,0100,1000,0000循环变化。
注意到Q4端接复位
端,4017的输出端分别接四个模拟开关的控制端，因为每种状态下最多只有一个高电平，所以最多只有一个模拟开关导通，选出一个分压电压信号送到电压跟随器（电压跟随器是为了起隔离作用，现在这样接，不论开关导通情况是什么状态，因为通过开关的电流为0,不会影响分压电压的输出结果。
否则，
由于开关有电流通过，分压电路的电压值就不是由R3—R7决定，将会是随着开关导通状态的变化而变
化，这一点请实践者在其它的电路中也要引起相当的重视），所以随着按键动作的进行，电压跟随器输
出的电压信号分别为2.4V，2.5V，2.6V，2.7V（分别代表24C,25C,26C,27C,以0.1V代表
1C）,也就表示设定温度的变化情况。
同时，4017的输出端分别接四个发光二极管电路，当Q1为高电平时，Q6管导通，发光二极管
D5有电流通过，发光，含义是显示设定为24C。
当Q2为高电平时，Q5管导通，发光二极管D4有电
流通过，发光，含义是显示设定为25C。
当Q2为高电平时，Q5管导通，发光二极管D4有电流通过，
发光，含义是显示设定为26C。
当Q3为高电平时，Q4管导通，发光二极管D3有电流通过，发光，含义是显示设定为27C。
电路中，三极管基极电阻的确定原则是当三极管导通时必须是饱和导通，因此，三极管基极电流不
能太小，集电极电阻（即二极管限流电阻）的确定原则是使通过二极管的电流在二极管的额定值20mA
以内，设计发光二极管电流为6mA，则集电极电阻（即二极管限流电阻）=（5-1.8-0.2）/6=0.5（K），其
中1.8V是发光二极管的导通压降，0.2是三极管饱和时ce间的电压近似值，按计算结果，取电阻值为
510欧姆。
若设三极管电流放大系数为100，则基极电阻的最大值为（5-0.7）*100/6=71.7（K），实际选
用的电阻值要大大低于这个计算结果，本电路取基极电阻为20K。
控制信号产生电路，由二个比较器（比较信号分别为表示设定温度的设定电压信号和表示模拟环境
温度的电容器上的电压信号）和由二个与非门构成的基本RS触发器组成。
电压跟随器得到设定温度电
压信号，再经过一个电阻分压电路得到一个分压值。
例如：
设定电压信号为2.5V（代表设定温度25C）,
得到的分压值为2.5*51/（51+10）=2.1V（代表21C），则控制电路输出的控制信号情况是：
环境温度高于25C时，输出控制信号（低电平有效），空调工作，环境温度降低，当降至25C时，控制信号继续
存在，空调继续工作，环境温度继续降低，直到降至21C时，控制信号消失，空调停止工作；环境温
度低于21C时，不输出控制信号，空调不工作，环境温度升高，当升高到21C时，控制信号继续不
出现，空调还是不工作，环境温度继续升高，直到升高到25C时，控制信号才出现，空调才开始工作。
这个电路的工作情况，需要比较认真细致的分析，才能分析出电路的工作过程。
控制信号是否出现，即表示空调是否工作，用发光二极D1管更不发光来表示，当控制电路输出低
电平时，D1亮，当控制电路输出高电平时，D1不亮。
模拟环境温度信号的产生电路。
本电路没有采用温度传感器，采集实际的环境温度信号，因为这样，反映不出电路的工作过程，因
为并没有真正的空调系统工作使环境温度变化，因此采用模拟环境温度信号，对模拟环境温度信号的要求是：
当控制信号出现时（即控制电路输出端为低电平），表示环境温度信号的电压要开始降低，当控制信号不出现时（即控制电路输出端为高电平），表示环境温度信号的电压要开始上升。
采用电容器的充放电过程来模拟，让控制电路的输出信号来控制充放电回路的通断，可用三极管作为控制通断的电子开关器件。
当控制电路输出低电平时，三极管Q1截止，Q2导通，电容器C3放电，C3上电压降低。
当控制电路输出高电平时，三极管Q2截止，Q1导通，电容器C3充电，C3上电压升高。
电阻R11和R13的大小决定了电容器充放电速度快慢，也就是表示环境温度变化的快慢。
这此时间可以利用电容的充电放电时电压的变化规律（高中物理和大学电路分析都对这个问题进行了详细的介绍）进行理论计算，得出具体结果。
温度调节控制器
（二）（实践制作测试部分）
仔细研究电路原理图，集成块LM555构成单脉冲信号发生电路（单脉冲宽度设计为0.3S左右，请
实践者依据此要求计算R2,C2）。
集成块4017构成四位脉冲分配器（将Q4接到复位端，当Q4为
高电平时，计数器立即复位），集成块4066的四个模拟开关的状态分别由4017的四个输出端Q0,
Q1,Q2,Q3控制，因为4017的输出端在任何时候都只有一个输出端为1，所以4066的
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