【文章內容簡介】 z的音頻信號。這樣一來，一旦溫度超過80℃，1kHz音頻信號到達蜂鳴器BZ，使其發(fā)出被2Hz低頻所調制的高頻（1kHz）振蕩聲，表明監(jiān)控對象已處于高溫危險狀態(tài)。 系統(tǒng)組成部分的設計根據(jù)系統(tǒng)結構的設計，本系統(tǒng)主要由五部分組成：溫度—電壓變換器電壓—頻率轉換器頻率計電風扇控制器報警控制電路那么下面的篇幅將分別介紹各個組成部分的詳細設計原理和實現(xiàn)。第三章 溫度傳感器的選配 及V/F變換器的設計 溫度傳感器的選配溫度是一個基本的物理量，自然界中的一切過程無不與溫度密切相關。溫度傳感器是最早開發(fā)，應用最廣的一類傳感器。根據(jù)美國儀器學會的調查，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世紀初伽利略發(fā)明溫度計開始，人們開始利用溫度進行測量。真正把溫度變成電信號的傳感器是1821年由德國物理學家賽貝發(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。在半導體技術的支持下，本世紀相繼開發(fā)了半導體熱電偶傳感器、PN結溫度傳感器和集成溫度傳感器。 溫度傳感器能將溫度信號轉換為電信號。在此設計中,我們選用溫度傳感器LM35D。LM35D是由美國國家半導體公司開發(fā)的高精度集成電路溫度傳感器，價格低廉，已得到廣泛應用。其主要原理是：當溫度在－50℃～＋150℃變化時，它能以10mV/℃的線性變化率輸出與攝氏溫度成正比的電壓量，實現(xiàn)溫度到電壓的轉換。按圖2的單電源接法，它可以實現(xiàn)0～＋150℃的測溫，對應的輸出電壓是0～，～。該集成電路的檢測精度可達177?！?，而且不需要對它自身作任何校準。它的電源適應性強，能在4～30V范圍內工作，所需的電流僅僅60，這使得它因電流熱效應而產(chǎn)生的自身溫升可以忽略不計。它的輸出電阻一般低達0．1Ω，有很好的帶負載能力。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，接地端要加上負電源），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變換器的設計電壓/頻率(Voltage/Frequency)轉換技術,簡稱V/F變換器,是A/D轉換的另一種形式,其作法是通過 把電壓信號轉變?yōu)轭l率信號來實現(xiàn)A/D轉換的。這種A/D轉換器件具有良好的精度和積分輸入特點，而且其應用電路簡單，對周圍元件性能要求不該，對環(huán)境適應能力強，轉換速度不低于一般雙積分型A/D器件，而且價格較低，因而在非快速且需要遠距離傳送的系統(tǒng)中得到廣泛應用。本設計選用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，其主要技術特性如下：（1）高線性度各檔輸出非線性誤差分別為10kHz時，% ； 100kHz時，% ； ，% 。（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個十進級動態(tài)范圍 （6）電壓或電流輸入 （7）可靠的單片結構 （8）低成本ADVFC32V/F變換器，采用雙列直插式結構，其內部結構及引腳，如圖32所示。 圖32 ADVFC32 V/F變換器結構及引腳圖 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數(shù)字地的集電極開路式輸出，因此，易于與標準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。在一個周期中，輸入電流/流入求和節(jié)點，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)可由下列公式計算： （）以保證輸出級最大吸入電流不大于8mA。式中為滿量程輸入時所對應的頻率。和C2均應具有很低的溫度系數(shù)，因為輸入數(shù)值的變化會導致V/F的轉換功能發(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，可以對初始增益誤差進行補償。為了覆蓋所有可能出現(xiàn)的情況，R2應該為的20%，R1應該為的90%，以便允許有177。10%的增益補償。如果需要更精確地調節(jié)放大器的零點，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現(xiàn)圖至于原理圖中的相關的封裝形式和參數(shù)將在軟硬件開發(fā)環(huán)境中，詳細介紹。第四章報警控制、電風扇控制和電源電路的設計4．1 555構成的多諧振蕩器 555的工作原理下圖41所示就是555定時器的內部門級電路原理圖。圖41555定時器的內部門級電路原理圖555定時器是一種集成電路，因集成電路內部含有三個5千歐電阻而得名。 多諧振蕩器工作原理圖42是用555定時器構成的多諧振蕩器，下面簡要分析電路的工作原理：1．剛接通電源時，（原來未充電），所以⑥腳和②腳的電壓均小于，此時輸出，晶體管T截止。2．電源經(jīng)和對充電，逐漸升高，在到達之前（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，觸發(fā)器翻轉，輸出從“1”變?yōu)椤?”，同時晶體管導通。3．通過和晶體管T放電，下降，待下降到時，（圖42（b）中的期間），再次翻轉為“1”，于是電容再次充電，如此不斷反復，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間，是放電使從下降至所需的時間。因此，要改變振蕩周期，就是要改變電容的充、放電時間，這只需要調節(jié)或或即可。4．2 電風扇控制電路的設計 參考一紅外遙控風扇格力ＫＹＴＡ－３０Ｂ是一種多功能紅外遙控風扇，它以程控電路ＢＡ３１０６為核心，配用一對紅外遙控編譯碼器ＢＡ５１０１／ＢＡ５２０１，具有以下特點：強、中、弱三種風速控制；正常、自然、睡眠三種風類選擇；睡眠風在４小時內自動預置；７．５小時四段累進定時；一組非獨立電子擺頭功能；正確輸入蜂鳴器提示；３２７６８Ｈｚ晶振作時基；自動風速啟動等。本文介紹其電路及工作原理，供使用及檢修時參考。這些內容也適用于格力ＫＹＴＢ－３０Ｂ、ＫＹＳＩ－３０Ｂ、ＫＹＳＫ－３０Ｂ、ＫＹＺＴ－３０Ｂ等型電風扇。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。Ｉ１～Ｉ８內有下拉電阻，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個輸入端，外接遙控鍵，分別控制關機（ＯＦＦ）、風類選擇（ＭＯＤ）、定時（ＴＭＲ）、風速選擇（ＳＰＤ）及擺頭（ＳＨ１）。ＸＴ１產(chǎn)生４５５ｋＨｚ時鐘信號，經(jīng)片內１２分頻后產(chǎn)生３８ｋＨｚ（紅外線頻率）載波頻率，經(jīng)遙控鍵編碼調制后由ＯＰ端送出，經(jīng)ＶＴ１放大后驅動紅外發(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)射的紅外載波信號經(jīng)ＢＡ５３０１解調后，將編碼信號送入譯碼器。ＢＡ５２０１是與編碼器ＢＡ５１０１配對使用的譯碼器，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。時鐘頻率ｆ＝３２７６８Ｈｚ（與ＢＡ３１０６共用此晶振）。ＯＰ１～ＯＰ８輸出驅動電流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)一一對應，此輸出與５個手動功能開關并接，對ＢＡ３１０６進行雙重控制。BＡ３１０６是一種功能較全的電風扇程序控制器，它是ＢＡ３１０５的增強型產(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?，輸入低電平最大－３．５Ｖ，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）驅動電流不小于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℃，儲存溫度－６５～＋１５５℃。無論是遙控鍵還是手動鍵，每次按鍵時壓電型蜂鳴器ＨＴＤ都會鳴響一次確認音，表示控制信號被成功接收。若風扇在靜止狀態(tài)時，只有風速鍵才能啟動風扇。 電風扇控制電路的實現(xiàn)下圖所示就是本次設計中，電風扇控制電路的硬件實現(xiàn)原理圖。4．3 報警控制電路的設計LM94022作為一種 被選芯片，進行傳感器的設計，以結合下一步的報警控制。LM94022是一種模擬輸出的集成溫度傳感器，主要應用于手機、無線收發(fā)器、電池管理、汽車、辦公室設備及家用電器等。該傳感器主要特點包括工作電壓低，；工作電壓范圍寬—～；末級為推挽輸出，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）：20～40℃為 177?！?；70～50℃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