【文章內容簡介】 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，因而需要通過電源變壓器降壓后，再對交流電壓進行處理。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整流電路從交流電壓轉換成直流電壓，即將正弦波電壓轉換為單一方向的脈動電壓?？梢钥闯?，它們均含有較大的交流分量，會影響負載電路的正常工作；為了減少電壓的脈動，需通過低通濾波電路濾波，使輸出電壓平滑。理想情況下，應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，由于濾波電路為無源電路，所以接入負載后勢必影響其濾波效果。對于穩(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，不能適應于大多數(shù)電子電路及設備的需要。因此，一般在整流后，還要需要利用濾波電路將脈動的直流電壓變?yōu)槠交闹绷麟妷?。交流電壓通過整流、濾波后雖然變?yōu)榻涣鞣至亢苄〉闹绷麟妷?，但是當電網(wǎng)電壓波動或者負載變化時。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)電壓波動和負載電阻變化的影響，從而獲得足夠高的穩(wěn)定性。本電路通過變壓器降壓后獲得12V/50Hz直流電壓，再經(jīng)過濾波電路進行全 波整流，電容C10起到濾波的作用，因為濾波電容容量較大，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)過有三端穩(wěn)壓器7805構成的穩(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個本振脈沖，即150μs (503μs = 150μs)的振蕩信號，與50個本振周期即150μs(503μs=150μs)的停振信號，以此來確定有數(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個本振周期即120μs( 403μss=120μs)。bit為1則有振蕩，若為0，則沒有振蕩信號。因此每字節(jié)包括起始區(qū)300μs(150μs+150μs=300μs)和8個位即(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的簡稱。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，通過載波方式將模擬或數(shù)字信號進行高速傳輸?shù)募夹g。最大特點是不需要重新架設網(wǎng)絡，只要有電線，就能進行數(shù)據(jù)傳遞。本系統(tǒng)中通過電力線發(fā)送信號同時對市電的隔離關鍵就是通過該電路部分來完成的，因此該部分是設計的關鍵，直接導致了設計的成敗。、C2 、VT VD 1共同構成。C1的作用是對市電進行隔離同時又是提供中頻信號的交流通路。(由于直接與市電連接為避免市電尖峰脈沖將其擊穿應取耐壓高于360V的電容) 中周T1與C2構成選頻回路，其參數(shù)的變化將導致選通頻率的變化，C2為300pF的定值云母電容耐壓為100V，通過中周可對選通頻率進行調節(jié)，當調節(jié)其諧振頻率與本振相同時，發(fā)送端輸出幅值最高的頻率信號，這也是在后期調試中的關鍵。VT1主要是為了進行功率推動，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的保險絲，避免后級短路而引發(fā)事故。C2與中周TTF22組成了選頻電路，VT1起到了信號放大，功率推進的作用。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，不僅可以進行選頻，即從輸入信號中選擇出有用的頻率分量而抑制無用分量或噪聲，而且還可以進行信號的頻幅轉換和頻相轉換。： 本系統(tǒng)中本振信號產生部分由應用很廣的555時基電路構成，因設計所需頻率為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的可調電阻，以便可調。值得說明的是在本設計中應用NE555的④腳為信號調制引腳。本設計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，可以使負載能力加大，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、檢測儀器、電源變換、定時器等。 ： ： 振蕩頻率為： 通過改變R和C的參數(shù)即可改變振蕩頻率。 輸出脈沖的占空比為： ：編碼產生電路主要由單片機AT89C52構成，通過對其進行編程，實現(xiàn)當有按鈕按下時產生對應按鈕編碼號的碼值并按前面所訴的編碼方案產生對應的編碼序列，通過P0. 0口送入NE555的4引腳進行調制以便發(fā)送。其具體的過程為：單片機查得P1口有無按鈕按下，若無則繼續(xù)查尋，若有則就讀取端口號并查尋對應端口號的編碼，將編碼送入序列產生函數(shù)。該函數(shù)主要功能為當被調用時按照前面制定的編碼原理，對傳入的編碼進行處理并產生對應的編碼序列輸出到單片機的p0. 0口。：本電路采用AT89C52單片機作為編碼芯片，XTAL1,XTAL2引腳接石英振蕩器。所需的機器周期=石英晶體/12；復位電路采用開機于按鍵復位電路，當按鍵按下時RESET為高電平，單片機開始復位。載波接收電路的作用和載波發(fā)送電路的作用相對應，主要是將發(fā)送電路傳入電網(wǎng)的中頻信號接收到。在設計中應用C11將市電隔離并且為中頻信號提供交流通路。T11和C12構成選頻回路，C12參數(shù)與發(fā)送端的C2相同，調試時主要通過調節(jié)T11來完成，當調節(jié)T11使選頻回路諧振頻率與發(fā)送電器輸出頻率相同時接收部分輸出最高的高頻信號，本設計實測諧振時輸出最高的中頻電壓峰值為4V，可提供給后級檢波電路進行檢波。電路中加入了0. 5 A的保險絲BF11以避免后級短路而造成事故。：檢波電路的主要作用是將調制在高頻信號上的編碼信號解調出來。由于是調制的數(shù)字量這使得解調工作相對模擬信號來簡單一些，所以對檢波電路并不要求較高的線性。我在設計中應用了兩級，第一級工作在放大狀態(tài)使檢波輸出的編碼信號的電壓幅值有一定的提升，第二級工作在開關狀態(tài)使得輸出編碼信號的電平統(tǒng)一。有了這兩級既避免直接應用檢波電路輸出的信號誤區(qū)，使三極管不能正常工作在開關狀態(tài)，又避免了只應用放大的方法使有的輸出信號的輸出電平不統(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。VT1與VT2起到整形放大作用，VT1的作用是放大編碼信號，VT2作用是整形并且工作于開關狀態(tài)。經(jīng)過整形放大后的信號則是發(fā)送端需要發(fā)送的編碼信號了，由于我在程序中是應用中斷的方法譯碼，因此還需要經(jīng)過VT3反相，這樣就可以直接送入單片機進行譯碼了。檢波：是將音頻信號或視頻信號從高頻信號(無線電波)中分離出來叫解調。放大：電路的放大的本質是能量的控制和轉換；是在輸入信號作用下，通過放大電路將直流電源的能量轉換成負載所控制獲得的能量，使負載從電源獲得的能量大于從信號源獲所提供的能量。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構成，將整形、放大、反相輸出的編碼信號送到單片機的外部中斷0，將外部中斷0初始化為邊沿觸發(fā)高優(yōu)先級，同時打開外部中斷0。故中斷服務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。程序主要功能是當外部中斷有效時，馬上進入中斷服務程序同時按照前面制定的編碼方案進行譯碼，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程序來完成的，所以應用時只需要在主程序中通過判斷標志位來確定是否接收有數(shù)據(jù)。通過控制三個數(shù)碼管的位選通端來顯示發(fā)送端發(fā)送的房間號。具體的譯碼部分的程序見附錄Ⅱ： 3硬件調試與仿真本次設計中，采用EDA工具中的 Protel99SE軟件來完成系統(tǒng)電路原理圖的設計和PCB板的制作。繪制印刷電路板時，采用先畫原理圖，再由原理圖生成網(wǎng)絡表，最后通過調用網(wǎng)絡表的方法生成PCB板。在熟悉了整個系統(tǒng)工作原理后，進行電路原理圖的設計。本設計中繪制原理圖的過程為：（1）繪圖之前，確定元器件型號，明確各器件的管腳定義。（2）進入原理圖編輯界面后設置圖紙，使用菜單命令Design/Options，選擇圖紙大小，這里選擇A3。 （3）放置元件。對于常用元件如電阻、電容等，利用元件庫瀏覽器放置元件，對于元件庫內沒有的元件需自己創(chuàng)建。本次設計中，AT89C5NE55LED是自己創(chuàng)建的。（4）原理圖布線。本次設計中，連線少的元器件間是用具導線直接相連的，布線多的器件管腳間是通過標注網(wǎng)絡標號的方法實現(xiàn)布線的。網(wǎng)絡標號表示一個電氣連接點，具有相同網(wǎng)絡標號的電氣接線表明是連接在一起的。在原理圖中通過命名相同的網(wǎng)絡標號使它們在電氣上屬于同一網(wǎng)絡，這樣可以使原理圖簡潔明了，不易出錯。（5） 編輯和調整a. 連線完成后，讓Protel99se自動標注，即選Tools/Annotate。當電路較復雜或是元器件的數(shù)目較多時，用手動編號的方法不僅慢，而且容易出現(xiàn)重號或跳號。重號的錯誤會在PCB編輯器中載入網(wǎng)絡表時表現(xiàn)出來，跳號也會導致管理不便。b. 原理圖畫好后，為了生成有效的網(wǎng)絡表，執(zhí)行Edit/Export to spread命令，檢查元件屬性和封裝形式。若有錯，可在表格內直接進行屬性的修改，然后用File/Update更新電路原理圖文件。c. 對電路進行電氣法則測試，即選Tools/ERC。它可以檢測出設計過程中的疏漏之處和電氣連接錯誤，如未連接的電源實體、懸空的輸入引腳、輸出引腳連接在電源上等，執(zhí)行測試后可以得到各種可能存在的錯誤報告，并且在電路原理圖中有錯誤之處打上記號以便修改。 （6） 保存文檔并打印輸出印刷電路板的設計：在完成原理圖的設計之后，接下來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計思想，相關性較多的元器件要集中擺放。比如此次設計中的單片機模塊，其中用于產生時鐘和復位的晶振Y電容CCC7靠近單片機放置，開關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，采用平放較好；