【文章內(nèi)容簡介】 z的音頻信號(hào)。這樣一來，一旦溫度超過80℃，1kHz音頻信號(hào)到達(dá)蜂鳴器BZ，使其發(fā)出被2Hz低頻所調(diào)制的高頻（1kHz）振蕩聲，表明監(jiān)控對(duì)象已處于高溫危險(xiǎn)狀態(tài)。 系統(tǒng)組成部分的設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)主要由五部分組成：溫度—電壓變換器電壓—頻率轉(zhuǎn)換器頻率計(jì)電風(fēng)扇控制器報(bào)警控制電路那么下面的篇幅將分別介紹各個(gè)組成部分的詳細(xì)設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)。第三章 溫度傳感器的選配 及V/F變換器的設(shè)計(jì) 溫度傳感器的選配溫度是一個(gè)基本的物理量，自然界中的一切過程無不與溫度密切相關(guān)。溫度傳感器是最早開發(fā)，應(yīng)用最廣的一類傳感器。根據(jù)美國儀器學(xué)會(huì)的調(diào)查，1990年，溫度傳感器的市場份額大大超過了其它的傳感器。從17世紀(jì)初伽利略發(fā)明溫度計(jì)開始，人們開始利用溫度進(jìn)行測量。真正把溫度變成電信號(hào)的傳感器是1821年由德國物理學(xué)家賽貝發(fā)明的，這就是后來的熱電偶傳感器。50年以后，另一位德國人西門子發(fā)明了鉑電阻溫度計(jì)。在半導(dǎo)體技術(shù)的支持下，本世紀(jì)相繼開發(fā)了半導(dǎo)體熱電偶傳感器、PN結(jié)溫度傳感器和集成溫度傳感器。 溫度傳感器能將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。在此設(shè)計(jì)中,我們選用溫度傳感器LM35D。LM35D是由美國國家半導(dǎo)體公司開發(fā)的高精度集成電路溫度傳感器，價(jià)格低廉，已得到廣泛應(yīng)用。其主要原理是：當(dāng)溫度在－50℃～＋150℃變化時(shí)，它能以10mV/℃的線性變化率輸出與攝氏溫度成正比的電壓量，實(shí)現(xiàn)溫度到電壓的轉(zhuǎn)換。按圖2的單電源接法，它可以實(shí)現(xiàn)0～＋150℃的測溫，對(duì)應(yīng)的輸出電壓是0～，～。該集成電路的檢測精度可達(dá)177?！?，而且不需要對(duì)它自身作任何校準(zhǔn)。它的電源適應(yīng)性強(qiáng)，能在4～30V范圍內(nèi)工作，所需的電流僅僅60，這使得它因電流熱效應(yīng)而產(chǎn)生的自身溫升可以忽略不計(jì)。它的輸出電阻一般低達(dá)0．1Ω，有很好的帶負(fù)載能力。LM35D常見的封裝形式為TO－92塑料封裝，與三極管9013類似（如圖31所示）。引腳向下，從字符面看自左至右各引腳依次為正電源端、輸出端和接地端（測零下溫度時(shí)，接地端要加上負(fù)電源），這種封裝的LM35D可以很方便地裝在發(fā)熱體上，只要將它的字符所在的平面緊貼發(fā)熱體上，用膠粘或彈簧鋼片壓緊即可。 1 2 31—正電源端2—輸出端3—接地端圖31 LM35D的外形和管腳功能 V/F變換器的設(shè)計(jì)電壓/頻率(Voltage/Frequency)轉(zhuǎn)換技術(shù),簡稱V/F變換器,是A/D轉(zhuǎn)換的另一種形式,其作法是通過 把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率信號(hào)來實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的。這種A/D轉(zhuǎn)換器件具有良好的精度和積分輸入特點(diǎn)，而且其應(yīng)用電路簡單，對(duì)周圍元件性能要求不該，對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，轉(zhuǎn)換速度不低于一般雙積分型A/D器件，而且價(jià)格較低，因而在非快速且需要遠(yuǎn)距離傳送的系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。本設(shè)計(jì)選用ADVFC32作為V/F變換器，ADVFC32是AD公司出品的一種通用型集成電路V/F變換器，也可以作F/V變換器使用，其主要技術(shù)特性如下：（1）高線性度各檔輸出非線性誤差分別為10kHz時(shí)，% ； 100kHz時(shí)，% ； ，% 。（2）頻率范圍是0～500kHz （3）輸出與TTL/CMOS兼容 （4）V/F或F/V變換 （5）6個(gè)十進(jìn)級(jí)動(dòng)態(tài)范圍 （6）電壓或電流輸入 （7）可靠的單片結(jié)構(gòu) （8）低成本ADVFC32V/F變換器，采用雙列直插式結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳，如圖32所示。 圖32 ADVFC32 V/F變換器結(jié)構(gòu)及引腳圖 由圖32可以看出，ADVFC32V/F變換器的原理與前邊講的電荷平衡式V/F變換器的原理是一樣的。由于電路中采用單獨(dú)數(shù)字地的集電極開路式輸出，因此，易于與標(biāo)準(zhǔn)DTL/TTL/CMOS邏輯電路接口。ADVFC32作為V/F變換器的原理接線圖，如圖33所示。圖33 ADVFC32作為V/F變換器的原理接線圖圖33中所示電路的主要外接器件有輸入電阻，積分電容C2，輸出電阻R2及單穩(wěn)觸發(fā)器電容C1。在一個(gè)周期中，輸入電流/流入求和節(jié)點(diǎn)，積分電容C2兩端電壓在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器被觸發(fā)的狀態(tài)下，通過1mA電流源放電。由于充電電荷及反充電電荷最后相等，所以，兩相乘積（電流時(shí)間）必然相等。由式（）可知 由此可得，輸出頻率 ()圖33中各元件參數(shù)可由下列公式計(jì)算： （）以保證輸出級(jí)最大吸入電流不大于8mA。式中為滿量程輸入時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率。和C2均應(yīng)具有很低的溫度系數(shù)，因?yàn)檩斎霐?shù)值的變化會(huì)導(dǎo)致V/F的轉(zhuǎn)換功能發(fā)生變化。其它元件的數(shù)值和溫度系數(shù)并不十分重要。輸入電阻是由固定電阻R1和可變電阻R2組成的，這樣，可以對(duì)初始增益誤差進(jìn)行補(bǔ)償。為了覆蓋所有可能出現(xiàn)的情況，R2應(yīng)該為的20%，R1應(yīng)該為的90%，以便允許有177。10%的增益補(bǔ)償。如果需要更精確地調(diào)節(jié)放大器的零點(diǎn)，可增加R4和R5，R5阻值可選在10k至100k之間。但溫度系數(shù)必須小于100ppm/℃，R4的誤差和溫度系數(shù)并不十分重要，只要標(biāo)稱值為10M就可以了。圖33所示是原理接線圖，而下圖所示則是修改之后的硬件原理實(shí)現(xiàn)圖至于原理圖中的相關(guān)的封裝形式和參數(shù)將在軟硬件開發(fā)環(huán)境中，詳細(xì)介紹。第四章報(bào)警控制、電風(fēng)扇控制和電源電路的設(shè)計(jì)4．1 555構(gòu)成的多諧振蕩器 555的工作原理下圖41所示就是555定時(shí)器的內(nèi)部門級(jí)電路原理圖。圖41555定時(shí)器的內(nèi)部門級(jí)電路原理圖555定時(shí)器是一種集成電路，因集成電路內(nèi)部含有三個(gè)5千歐電阻而得名。 多諧振蕩器工作原理圖42是用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器，下面簡要分析電路的工作原理：1．剛接通電源時(shí)，（原來未充電），所以⑥腳和②腳的電壓均小于，此時(shí)輸出，晶體管T截止。2．電源經(jīng)和對(duì)充電，逐漸升高，在到達(dá)之前（圖42（b）中的期間），的狀態(tài)不變，直到電容充電到（即⑥腳和②腳的電壓）稍大于時(shí)，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，輸出從“1”變?yōu)椤?”，同時(shí)晶體管導(dǎo)通。3．通過和晶體管T放電，下降，待下降到時(shí)，（圖42（b）中的期間），再次翻轉(zhuǎn)為“1”，于是電容再次充電，如此不斷反復(fù)，在端便得到一列如圖42（b）所示的連續(xù)的矩形波。（a電路圖）（b工作波形）圖42 555構(gòu)成的多諧振蕩器矩形波的周期T由波形圖可知： （）其中是電容充電使從上升到所需的時(shí)間，是放電使從下降至所需的時(shí)間。因此，要改變振蕩周期，就是要改變電容的充、放電時(shí)間，這只需要調(diào)節(jié)或或即可。4．2 電風(fēng)扇控制電路的設(shè)計(jì) 參考一紅外遙控風(fēng)扇格力ＫＹＴＡ－３０Ｂ是一種多功能紅外遙控風(fēng)扇，它以程控電路ＢＡ３１０６為核心，配用一對(duì)紅外遙控編譯碼器ＢＡ５１０１／ＢＡ５２０１，具有以下特點(diǎn)：強(qiáng)、中、弱三種風(fēng)速控制；正常、自然、睡眠三種風(fēng)類選擇；睡眠風(fēng)在４小時(shí)內(nèi)自動(dòng)預(yù)置；７．５小時(shí)四段累進(jìn)定時(shí)；一組非獨(dú)立電子擺頭功能；正確輸入蜂鳴器提示；３２７６８Ｈｚ晶振作時(shí)基；自動(dòng)風(fēng)速啟動(dòng)等。本文介紹其電路及工作原理，供使用及檢修時(shí)參考。這些內(nèi)容也適用于格力ＫＹＴＢ－３０Ｂ、ＫＹＳＩ－３０Ｂ、ＫＹＳＫ－３０Ｂ、ＫＹＺＴ－３０Ｂ等型電風(fēng)扇。遙控器電路如圖１。ＢＡ５１０１是紅外編碼發(fā)射電路，采用１４腳ＤＩＰ封裝，引腳功能如表１。其工作電壓ＶＤＤ＝２．２～５Ｖ，ＯＰ輸出電流最小為１ｍＡ（ＶＯＨ＝２．２Ｖ），靜態(tài)電流僅３μＡ（典型值），故無需電源開關(guān)。Ｉ１～Ｉ８內(nèi)有下拉電阻，輸入高電平有效，其輸入高電平ＶＩＨ＞０．７ＶＤＤ，輸入低電平ＶＩＬ＝０～０．３ＶＤＤ。本電路使用５個(gè)輸入端，外接遙控鍵，分別控制關(guān)機(jī)（ＯＦＦ）、風(fēng)類選擇（ＭＯＤ）、定時(shí)（ＴＭＲ）、風(fēng)速選擇（ＳＰＤ）及擺頭（ＳＨ１）。ＸＴ１產(chǎn)生４５５ｋＨｚ時(shí)鐘信號(hào)，經(jīng)片內(nèi)１２分頻后產(chǎn)生３８ｋＨｚ（紅外線頻率）載波頻率，經(jīng)遙控鍵編碼調(diào)制后由ＯＰ端送出，經(jīng)ＶＴ１放大后驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管ＬＥＤ１向外發(fā)射紅外遙控信息。接收控制電路如圖２。ＢＡ５３０１是一體化紅外接收頭，外部只有３根引線。遙控器發(fā)射的紅外載波信號(hào)經(jīng)ＢＡ５３０１解調(diào)后，將編碼信號(hào)送入譯碼器。ＢＡ５２０１是與編碼器ＢＡ５１０１配對(duì)使用的譯碼器，采用ＤＩＰ １６腳封裝，引腳功能如表２。工作電壓ＶＤＤ＝２．２～５Ｖ，靜態(tài)電流只有１μＡ。ＩＰ輸入高電平ＶＩＨ＞０．７ＶＤＤ，輸入低電平ＶＩＬ＝０～０．１ＶＤＤ。時(shí)鐘頻率ｆ＝３２７６８Ｈｚ（與ＢＡ３１０６共用此晶振）。ＯＰ１～ＯＰ８輸出驅(qū)動(dòng)電流ＩＯＨ＞１ｍＡ，輸出漏電流ＩＯＬ＞０．５ｍＡ，輸出脈沖寬度為６２．５ｍｓ（典型值）。ＯＰ１～ＯＰ８輸出電平與編碼器ＢＡ５１０１的Ｉ１～Ｉ８輸入狀態(tài)一一對(duì)應(yīng)，此輸出與５個(gè)手動(dòng)功能開關(guān)并接，對(duì)ＢＡ３１０６進(jìn)行雙重控制。BＡ３１０６是一種功能較全的電風(fēng)扇程序控制器，它是ＢＡ３１０５的增強(qiáng)型產(chǎn)品，采用２０腳ＤＩＰ封裝，引腳功能如表３。其主要特性參數(shù)為：工作電壓ＶＳＳ＝－５Ｖ（典型），靜態(tài)電流最大１００μＡ，輸入高電平最?。保担郑斎氲碗娖阶畲螅常担?，輸出低電平－２．５Ｖ。ＣＯＭ１～ＣＯＭ３最小輸出電流１５ｍＡ，ＬＥＤ１～ＬＥＤ４最小輸入電流１０ｍＡ，可控硅（ＶＳ１～ＶＳ４）最小控制電流１０ｍＡ，蜂鳴器（ＨＴＤ）驅(qū)動(dòng)電流不小于２ｍＡ。極限參數(shù)為：電源電壓ＶＤＤ－ＶＳＳ＝７Ｖ，輸入、輸出電壓范圍為－０．５Ｖ～＋０．５Ｖ，功耗５００ｍＷ，工作溫度０～＋７０℃，儲(chǔ)存溫度－６５～＋１５５℃。無論是遙控鍵還是手動(dòng)鍵，每次按鍵時(shí)壓電型蜂鳴器ＨＴＤ都會(huì)鳴響一次確認(rèn)音，表示控制信號(hào)被成功接收。若風(fēng)扇在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，只有風(fēng)速鍵才能啟動(dòng)風(fēng)扇。 電風(fēng)扇控制電路的實(shí)現(xiàn)下圖所示就是本次設(shè)計(jì)中，電風(fēng)扇控制電路的硬件實(shí)現(xiàn)原理圖。4．3 報(bào)警控制電路的設(shè)計(jì)LM94022作為一種 被選芯片，進(jìn)行傳感器的設(shè)計(jì)，以結(jié)合下一步的報(bào)警控制。LM94022是一種模擬輸出的集成溫度傳感器，主要應(yīng)用于手機(jī)、無線收發(fā)器、電池管理、汽車、辦公室設(shè)備及家用電器等。該傳感器主要特點(diǎn)包括工作電壓低，；工作電壓范圍寬—～；末級(jí)為推挽輸出，有177。50μA輸出電流的能力；有四種靈敏度供用戶選擇；測量范圍為50～+150℃；靜態(tài)電流低，；精度（與測量范圍有關(guān)）：20～40℃為 177?！妫?0～50℃為177?！?；50～90℃為177。℃；50～150℃為177。℃；采用小尺寸SO70封裝。 管腳排列與功能LM94022的管腳排列如圖1所示，各管腳功能如表1所示。圖1 LM94022管腳排列表1 LM94022管腳功能靈敏度選擇端GS0及GS1　 LM94022根據(jù)GS0、GS1被施加的不同電平有4種靈敏度供用戶選擇，如表2所示。用戶可根據(jù)測溫的范圍及接口電路的工作電壓的條件來合理選擇。靈敏度由GS