【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 情況下，所需的直流電壓的數(shù)值和電網(wǎng)電壓的有效值相差較大，因而需要通過(guò)電源變壓器降壓后，再對(duì)交流電壓進(jìn)行處理。變壓器的副邊電壓有效值決定于后面電路的需要。目前，也有部分電路不用變壓器，利用其他方法升壓或降壓。變壓器副邊電壓通過(guò)整流電路從交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，即將正弦波電壓轉(zhuǎn)換為單一方向的脈動(dòng)電壓?？梢钥闯?，它們均含有較大的交流分量，會(huì)影響負(fù)載電路的正常工作；為了減少電壓的脈動(dòng)，需通過(guò)低通濾波電路濾波，使輸出電壓平滑。理想情況下，應(yīng)將交流分量全部濾掉，使濾波電路的輸出電壓僅為直流電壓。然而，由于濾波電路為無(wú)源電路，所以接入負(fù)載后勢(shì)必影響其濾波效果。對(duì)于穩(wěn)定性要求不高的電子電路，整流、濾波后的直流電壓可以作為供電電源。整流電路輸出的電壓雖然是單一方向，但是含有較大的交流分量，不能適應(yīng)于大多數(shù)電子電路及設(shè)備的需要。因此，一般在整流后，還要需要利用濾波電路將脈動(dòng)的直流電壓變?yōu)槠交闹绷麟妷骸＝涣麟妷和ㄟ^(guò)整流、濾波后雖然變?yōu)榻涣鞣至亢苄〉闹绷麟妷?，但是?dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或者負(fù)載變化時(shí)。其平均值也將隨之變化。穩(wěn)壓電路的作用就是使輸出的直流電壓基本不受電網(wǎng)電壓波動(dòng)和負(fù)載電阻變化的影響，從而獲得足夠高的穩(wěn)定性。本電路通過(guò)變壓器降壓后獲得12V/50Hz直流電壓，再經(jīng)過(guò)濾波電路進(jìn)行全 波整流，電容C10起到濾波的作用，因?yàn)闉V波電容容量較大，因而一般均采用電解電容，電容濾波電路利用電容的充放電的作用，使輸出的電壓趨于平滑。最后再經(jīng)過(guò)有三端穩(wěn)壓器7805構(gòu)成的穩(wěn)壓電路，最后輸出9V和5V的直流電壓。：：由于本系統(tǒng)的載波發(fā)送采用中周TTF22，并且高頻本振回路工作在336KHZ下，所以制定編碼方案如下：規(guī)定數(shù)據(jù)以字節(jié)為單位發(fā)送，即每串振蕩流為一字節(jié)，其中每幀分起始區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)。起始區(qū)格式固定為50個(gè)本振脈沖，即150μs (503μs = 150μs)的振蕩信號(hào)，與50個(gè)本振周期即150μs(503μs=150μs)的停振信號(hào)，以此來(lái)確定有數(shù)據(jù)將發(fā)送避免干擾串人，造成誤接。數(shù)據(jù)區(qū)為每位為40個(gè)本振周期即120μs( 403μss=120μs)。bit為1則有振蕩，若為0，則沒(méi)有振蕩信號(hào)。因此每字節(jié)包括起始區(qū)300μs(150μs+150μs=300μs)和8個(gè)位即(8120μs = 960μs)共有(300μs+ 960μs =1260μs)約為1. 3ms的字節(jié)周期，所以每秒最高傳送約790字節(jié)(先傳送高位再傳送低位)，本振周期為:T = 1/f = 1/336kHz≈3μs電力載波通訊即PLC，是英文Power line Communication的簡(jiǎn)稱(chēng)。電力載波是電力系統(tǒng)特有的通信方式，電力載波通訊是指利用現(xiàn)有電力線，通過(guò)載波方式將模擬或數(shù)字信號(hào)進(jìn)行高速傳輸?shù)募夹g(shù)。最大特點(diǎn)是不需要重新架設(shè)網(wǎng)絡(luò)，只要有電線，就能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。本系統(tǒng)中通過(guò)電力線發(fā)送信號(hào)同時(shí)對(duì)市電的隔離關(guān)鍵就是通過(guò)該電路部分來(lái)完成的，因此該部分是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，直接導(dǎo)致了設(shè)計(jì)的成敗。、C2 、VT VD 1共同構(gòu)成。C1的作用是對(duì)市電進(jìn)行隔離同時(shí)又是提供中頻信號(hào)的交流通路。(由于直接與市電連接為避免市電尖峰脈沖將其擊穿應(yīng)取耐壓高于360V的電容) 中周T1與C2構(gòu)成選頻回路，其參數(shù)的變化將導(dǎo)致選通頻率的變化，C2為300pF的定值云母電容耐壓為100V，通過(guò)中周可對(duì)選通頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)調(diào)節(jié)其諧振頻率與本振相同時(shí)，發(fā)送端輸出幅值最高的頻率信號(hào)，這也是在后期調(diào)試中的關(guān)鍵。VT1主要是為了進(jìn)行功率推動(dòng)，而VD1則是防止電網(wǎng)串人的尖峰脈沖瞬間擊穿三極管VT1。本電路中還串人了0. 5 A的保險(xiǎn)絲，避免后級(jí)短路而引發(fā)事故。C2與中周TTF22組成了選頻電路，VT1起到了信號(hào)放大，功率推進(jìn)的作用。VT1采用最基本的共射放大電路。LC諧振回路利用幅頻特性和相頻特性，不僅可以進(jìn)行選頻，即從輸入信號(hào)中選擇出有用的頻率分量而抑制無(wú)用分量或噪聲，而且還可以進(jìn)行信號(hào)的頻幅轉(zhuǎn)換和頻相轉(zhuǎn)換。： 本系統(tǒng)中本振信號(hào)產(chǎn)生部分由應(yīng)用很廣的555時(shí)基電路構(gòu)成，因設(shè)計(jì)所需頻率為336kHz，故根據(jù)公式f = 1. 443/((R1 +2R2)C)可算出振蕩電路的電阻和電容的大小。其中電容選用300pf的云母電容，R1為510Ω，R2為500Ω的可調(diào)電阻，以便可調(diào)。值得說(shuō)明的是在本設(shè)計(jì)中應(yīng)用NE555的④腳為信號(hào)調(diào)制引腳。本設(shè)計(jì)所用的本振電路是目前最常用的間接反饋型振蕩電路。此多諧振蕩器是把反饋電阻接在放電端和電源上，這樣做使振蕩電路和輸出電路分開(kāi)，可以使負(fù)載能力加大，頻率更穩(wěn)定。此電路具有很廣泛的用途：脈沖輸出、音頻告警、家電控制、電子玩具、檢測(cè)儀器、電源變換、定時(shí)器等。 ： ： 振蕩頻率為： 通過(guò)改變R和C的參數(shù)即可改變振蕩頻率。 輸出脈沖的占空比為： ：編碼產(chǎn)生電路主要由單片機(jī)AT89C52構(gòu)成，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)當(dāng)有按鈕按下時(shí)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)按鈕編碼號(hào)的碼值并按前面所訴的編碼方案產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的編碼序列，通過(guò)P0. 0口送入NE555的4引腳進(jìn)行調(diào)制以便發(fā)送。其具體的過(guò)程為：?jiǎn)纹瑱C(jī)查得P1口有無(wú)按鈕按下，若無(wú)則繼續(xù)查尋，若有則就讀取端口號(hào)并查尋對(duì)應(yīng)端口號(hào)的編碼，將編碼送入序列產(chǎn)生函數(shù)。該函數(shù)主要功能為當(dāng)被調(diào)用時(shí)按照前面制定的編碼原理，對(duì)傳入的編碼進(jìn)行處理并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的編碼序列輸出到單片機(jī)的p0. 0口。：本電路采用AT89C52單片機(jī)作為編碼芯片，XTAL1,XTAL2引腳接石英振蕩器。所需的機(jī)器周期=石英晶體/12；復(fù)位電路采用開(kāi)機(jī)于按鍵復(fù)位電路，當(dāng)按鍵按下時(shí)RESET為高電平，單片機(jī)開(kāi)始復(fù)位。載波接收電路的作用和載波發(fā)送電路的作用相對(duì)應(yīng)，主要是將發(fā)送電路傳入電網(wǎng)的中頻信號(hào)接收到。在設(shè)計(jì)中應(yīng)用C11將市電隔離并且為中頻信號(hào)提供交流通路。T11和C12構(gòu)成選頻回路，C12參數(shù)與發(fā)送端的C2相同，調(diào)試時(shí)主要通過(guò)調(diào)節(jié)T11來(lái)完成，當(dāng)調(diào)節(jié)T11使選頻回路諧振頻率與發(fā)送電器輸出頻率相同時(shí)接收部分輸出最高的高頻信號(hào)，本設(shè)計(jì)實(shí)測(cè)諧振時(shí)輸出最高的中頻電壓峰值為4V，可提供給后級(jí)檢波電路進(jìn)行檢波。電路中加入了0. 5 A的保險(xiǎn)絲BF11以避免后級(jí)短路而造成事故。：檢波電路的主要作用是將調(diào)制在高頻信號(hào)上的編碼信號(hào)解調(diào)出來(lái)。由于是調(diào)制的數(shù)字量這使得解調(diào)工作相對(duì)模擬信號(hào)來(lái)簡(jiǎn)單一些，所以對(duì)檢波電路并不要求較高的線性。我在設(shè)計(jì)中應(yīng)用了兩級(jí)，第一級(jí)工作在放大狀態(tài)使檢波輸出的編碼信號(hào)的電壓幅值有一定的提升，第二級(jí)工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)使得輸出編碼信號(hào)的電平統(tǒng)一。有了這兩級(jí)既避免直接應(yīng)用檢波電路輸出的信號(hào)誤區(qū)，使三極管不能正常工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，又避免了只應(yīng)用放大的方法使有的輸出信號(hào)的輸出電平不統(tǒng)一。電路中VD5為檢波二極管，VDVD2 、VD3 、VD4是為了避免電網(wǎng)的尖峰脈沖瞬間將VD5和VT1擊穿。C13的作用是濾除中頻載波信號(hào)。VT1與VT2起到整形放大作用，VT1的作用是放大編碼信號(hào)，VT2作用是整形并且工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)。經(jīng)過(guò)整形放大后的信號(hào)則是發(fā)送端需要發(fā)送的編碼信號(hào)了，由于我在程序中是應(yīng)用中斷的方法譯碼，因此還需要經(jīng)過(guò)VT3反相，這樣就可以直接送入單片機(jī)進(jìn)行譯碼了。檢波：是將音頻信號(hào)或視頻信號(hào)從高頻信號(hào)(無(wú)線電波)中分離出來(lái)叫解調(diào)。放大：電路的放大的本質(zhì)是能量的控制和轉(zhuǎn)換；是在輸入信號(hào)作用下，通過(guò)放大電路將直流電源的能量轉(zhuǎn)換成負(fù)載所控制獲得的能量，使負(fù)載從電源獲得的能量大于從信號(hào)源獲所提供的能量。因此，電子電路放大的基本特征就是功率放大。 ：譯碼部分主要由單片機(jī)構(gòu)成，將整形、放大、反相輸出的編碼信號(hào)送到單片機(jī)的外部中斷0，將外部中斷0初始化為邊沿觸發(fā)高優(yōu)先級(jí)，同時(shí)打開(kāi)外部中斷0。故中斷服務(wù)程序即是電力載波的編碼接收程序也包括了譯碼部分的功能。程序主要功能是當(dāng)外部中斷有效時(shí)，馬上進(jìn)入中斷服務(wù)程序同時(shí)按照前面制定的編碼方案進(jìn)行譯碼，再將數(shù)據(jù)送人指定的緩存區(qū)。由于接收程序是由中斷服務(wù)程序來(lái)完成的，所以應(yīng)用時(shí)只需要在主程序中通過(guò)判斷標(biāo)志位來(lái)確定是否接收有數(shù)據(jù)。通過(guò)控制三個(gè)數(shù)碼管的位選通端來(lái)顯示發(fā)送端發(fā)送的房間號(hào)。具體的譯碼部分的程序見(jiàn)附錄Ⅱ： 3硬件調(diào)試與仿真本次設(shè)計(jì)中，采用EDA工具中的 Protel99SE軟件來(lái)完成系統(tǒng)電路原理圖的設(shè)計(jì)和PCB板的制作。繪制印刷電路板時(shí)，采用先畫(huà)原理圖，再由原理圖生成網(wǎng)絡(luò)表，最后通過(guò)調(diào)用網(wǎng)絡(luò)表的方法生成PCB板。在熟悉了整個(gè)系統(tǒng)工作原理后，進(jìn)行電路原理圖的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)中繪制原理圖的過(guò)程為：（1）繪圖之前，確定元器件型號(hào)，明確各器件的管腳定義。（2）進(jìn)入原理圖編輯界面后設(shè)置圖紙，使用菜單命令Design/Options，選擇圖紙大小，這里選擇A3。 （3）放置元件。對(duì)于常用元件如電阻、電容等，利用元件庫(kù)瀏覽器放置元件，對(duì)于元件庫(kù)內(nèi)沒(méi)有的元件需自己創(chuàng)建。本次設(shè)計(jì)中，AT89C5NE55LED是自己創(chuàng)建的。（4）原理圖布線。本次設(shè)計(jì)中，連線少的元器件間是用具導(dǎo)線直接相連的，布線多的器件管腳間是通過(guò)標(biāo)注網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的方法實(shí)現(xiàn)布線的。網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)表示一個(gè)電氣連接點(diǎn)，具有相同網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的電氣接線表明是連接在一起的。在原理圖中通過(guò)命名相同的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)使它們?cè)陔姎馍蠈儆谕痪W(wǎng)絡(luò)，這樣可以使原理圖簡(jiǎn)潔明了，不易出錯(cuò)。（5） 編輯和調(diào)整a. 連線完成后，讓Protel99se自動(dòng)標(biāo)注，即選Tools/Annotate。當(dāng)電路較復(fù)雜或是元器件的數(shù)目較多時(shí)，用手動(dòng)編號(hào)的方法不僅慢，而且容易出現(xiàn)重號(hào)或跳號(hào)。重號(hào)的錯(cuò)誤會(huì)在PCB編輯器中載入網(wǎng)絡(luò)表時(shí)表現(xiàn)出來(lái)，跳號(hào)也會(huì)導(dǎo)致管理不便。b. 原理圖畫(huà)好后，為了生成有效的網(wǎng)絡(luò)表，執(zhí)行Edit/Export to spread命令，檢查元件屬性和封裝形式。若有錯(cuò)，可在表格內(nèi)直接進(jìn)行屬性的修改，然后用File/Update更新電路原理圖文件。c. 對(duì)電路進(jìn)行電氣法則測(cè)試，即選Tools/ERC。它可以檢測(cè)出設(shè)計(jì)過(guò)程中的疏漏之處和電氣連接錯(cuò)誤，如未連接的電源實(shí)體、懸空的輸入引腳、輸出引腳連接在電源上等，執(zhí)行測(cè)試后可以得到各種可能存在的錯(cuò)誤報(bào)告，并且在電路原理圖中有錯(cuò)誤之處打上記號(hào)以便修改。 （6） 保存文檔并打印輸出印刷電路板的設(shè)計(jì)：在完成原理圖的設(shè)計(jì)之后，接下來(lái)的工作就是繪制印刷電路板。（1）元件的布局要遵循模塊化的設(shè)計(jì)思想，相關(guān)性較多的元器件要集中擺放。比如此次設(shè)計(jì)中的單片機(jī)模塊，其中用于產(chǎn)生時(shí)鐘和復(fù)位的晶振Y電容CCC7靠近單片機(jī)放置，開(kāi)關(guān)KKKK4靠近AT89C52放置。在保證電路板正常工作的前提下，盡量做到布局的美觀。電阻、二極管的放置方式分為平放和豎放。在電路板尺寸較大，而且電路器件數(shù)量不多時(shí)，采用平放較好；