【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 人交流電源后，當(dāng) V2 為正半周時(shí)， V2 通過(guò) D D3 向電容器 C 充電； V2 為負(fù)半周時(shí)，經(jīng) D2 、 D4 向電容器 C 充電，充電時(shí)間常數(shù)為 () 其中 Rint 包括變壓器副繞組的直流電阻和二極管 D 的正向電阻。由于 Rint 一般很小，電容器很快就充電到交流電壓 V2 的最大值 ，極性如圖 2 .10所示。由于電容器無(wú)放電回路，故輸出電壓 (即電容器 C 兩端的電壓 Vc)保持在 ，輸出為一個(gè)恒定的直流，如圖 中 Wt0(即縱坐標(biāo)左邊 ) 部分所示。 接人負(fù)載 RL (開(kāi)關(guān) S 合上 ) 的情況：設(shè)變壓器副邊電壓 V2從 0 開(kāi)始上升 (即正半周開(kāi)始 ) 時(shí)接人負(fù)載 RL，由于電容 器在負(fù)載未接人前充了電，故剛接入負(fù)載時(shí) V2Vc ，二極管受反向電壓作用而截止，電容器 C 經(jīng) RL 放電，放電的時(shí)間常數(shù)為 ， 因 一般較大，故電容 兩端的電壓 Vc 按指數(shù)規(guī)律慢慢下降。其輸出電壓 VL = Vc ，如圖 的 ab 段所示。與此同時(shí)，交流電壓 V2 按正弦規(guī)律上升。當(dāng) V2Vc 時(shí)，二極管 D1 、 D3 受正向電壓作用而導(dǎo)通，此時(shí) V2 經(jīng)二極管 D1 、 D3 一 方面向負(fù)載 RL 提供電流，另一方面向電容器 C 充電 ， Vc 將如圖 中的 bc段，圖中 bc 段上的陰影部分為電路中的電流在整流電路內(nèi)阻 Rint 上產(chǎn)生的壓降。 Vc 隨著交流電壓 V2 升高到接近最大值 。然后， V2 又按正弦規(guī)律下降。當(dāng) V2 Vc 時(shí)， 二極管受反向電壓作用而截止，電容器 C 又經(jīng) RL 放電， Vc 波形如圖 中的 cd 段。電容器 C 如此周而復(fù)始地進(jìn)行充放電，負(fù)載上便得到如圖 所示的一個(gè)近似鋸齒波的電壓 VL=Vc，使負(fù)載電壓的波動(dòng)大為減小。由以上分析可知，電容濾波電路有如下特點(diǎn)： (1) 二極管的導(dǎo)電角 ，流過(guò)二極管的瞬時(shí)電流很大，如圖 所示。電流的有效值和平均值的關(guān)系與波形有關(guān)，在平均值相同的情況下，波形越尖，有效值越大。在純電阻負(fù)載時(shí)，變壓器副邊電流的有效值 I2= IL，而有電容濾波時(shí) ,I2 = ( ～ 2 ) IL 。 (2) 負(fù)載平均電壓 VL 升高，紋波 (交流成分 )減小，且 RLC越大，電容放電速率越慢，則負(fù)載電壓中的紋波成分越小，負(fù)載平均電壓越高。 為了得 到平滑的負(fù)載電壓，一般取 () 14 T 為電源交流電壓的周期。 (3) 負(fù)載直流電壓隨負(fù)載電流增加而減小。 VL 隨 IL 的變化關(guān)系稱(chēng)為輸出特性或外特性，如圖 所示。 C 值一定， 當(dāng) 即空載時(shí) () 當(dāng) C＝ 0，即無(wú)電容時(shí) 在整流電路的內(nèi)阻不太大 (幾歐 )和放電時(shí)間常數(shù)滿足的關(guān)系時(shí)，電容濾波電路的負(fù)載電壓 VL 與 V2 的關(guān)系約為 () 圖 橋式整流電路的輸出特性 總之，電容濾波電路簡(jiǎn)單，負(fù)載直流電壓 VL 較高，紋波也較小，它的缺點(diǎn)是輸出特性較差，故適用于負(fù)載電壓較高，負(fù)載變動(dòng)不大的場(chǎng)合。 濾波電路 的選擇 因?yàn)殡娙?濾波電路多用于小功率電源 ，故本次設(shè)計(jì)采用電容濾 波電路。 因?yàn)?RL=VL/IL=30V/1A=30Ω ， T=50HZ,由公式 ()知， 根據(jù)公式算出得 , C17=1334uf，本次設(shè)計(jì)取 2200uf，達(dá)到更好的濾波效果。 穩(wěn)壓電路 12Volts+21A2A1C 1 80 .3 3 uVI1VO3GND2U57 8 2 4C 2 01 0 uC 1 91 0 0 uD11 N40 0 2A2A1Volts+15 圖 穩(wěn)壓電路圖 上圖 7824作為輸出電壓 V0固定的典型電路圖，正常工作時(shí)，輸入 /輸出電壓差為 23V。本次設(shè)計(jì)選擇壓差為 3V。輸入電壓為經(jīng)整流濾波后的+27V，輸出為 +24V。電路中靠近引腳處接入電容 C18 和 C20 用來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率補(bǔ)償 ,防止穩(wěn)壓器產(chǎn)生調(diào)頻自激振蕩和抵制電路引入的高頻干擾 , C18 一般取 到，本次設(shè)計(jì)取 。 C19是電解電容 ,以減小穩(wěn)壓電源輸出端由輸入電源引入的低頻干擾 . 一般取 uF 到 1 uF 之間 ,本次設(shè)計(jì)取 uF。 D1是保護(hù)二極管 ,當(dāng)輸入端適中時(shí)，給輸出電容器 C19 一個(gè)放電通路，防止 C19 兩端電壓作用于調(diào)整管的 be 結(jié)，造成調(diào)整管 be 結(jié)擊穿而損壞。本次設(shè)計(jì)取 1N4002型號(hào)。因?yàn)槠渥畲蠓聪螂妷簽?100V，允許最大電流為 1A，符合本次設(shè)計(jì)要求。 本次作為例子詳細(xì)介紹的 +24V 直流穩(wěn)壓電源到這里就結(jié)束了 ,其他電源的設(shè)計(jì)原理和 +24V直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)的原理基本相同 ,在這里就不多做說(shuō)明了，具體原理圖及各器件的選擇和參數(shù)見(jiàn)附錄 2。 硬件原理仿真總體圖及結(jié)果顯示 硬件原理仿真總體圖 本次設(shè)計(jì)的直流穩(wěn)壓電源 Proteus 硬件原理仿真圖 所示如下： 238542121215426767545 891010913143121114133 38 52C20 .3 3 uVI1VO3GND2U27 8 1 2T R 3T RA N 2 P 2 SC 1 80 .3 3 uA C 3310vD 1 31 0 T Q 0 4 5D 1 11 0 T Q 0 4 5D 1 21 0 T Q 0 4 5D 1 41 0 T Q 0 4 5VI1VO3GND2U57 8 2 4R 3 060R 3 13 0 0R 3 21 0 0R 3 32 0 0C40 .1 uV o lt s+ 2 4 . 0C 2 00 .1 uV o lt s+ 1 2 . 0C50 .3 3 uC70 .1 uVI1VO3GND2U17 8 1 5V o lt s+ 1 5 . 0C 1 72 2 0 0 uC 1 91 0 0 uC31 0 0 uC61 0 0 uC80 .3 3 uC 1 00 .1 uC91 0 0 uC 1 10 .3 3 uVI1VO3GND2U37 8 0 5VI2VO3GND1U47 9 0 5C 1 21 0 0 uV o lt s+ 5 . 0 0C 2 21 0 0 uVI2VO3GND1U67 9 1 2C 2 30 .1 uC 2 10 .3 3 uC 1 30 .1 uV o lt s 1 2 . 0D11 N40 0 2D21 N40 0 2D31 N40 0 2D41 N40 0 2D51 N40 0 2D61 N40 0 216 圖 電源硬件原理仿真總體圖 硬件原理總體圖仿真結(jié)果顯示 仿真結(jié)果顯示圖如下圖 所示： 圖 仿真結(jié)果顯示圖 12 54 67 1091413V o lt s+ 24 . 0V o lt s+ 12 . 0V o lt s+ 15 . 0V o lt s+ 5. 0 0V o lt s 12 . 017 3 緊急按鈕報(bào)警設(shè)計(jì) 總體說(shuō)明 緊急報(bào)警按鈕介紹 在住宅中，難免會(huì)發(fā)生一些緊急突發(fā)事件，譬如家中遇到盜賊入室行兇搶劫，家中老人遇到緊急病情而無(wú)他人在旁時(shí)，它們需要在第一時(shí)間獲得救助等情況，我們只需在家中主要位置安裝緊急呼叫按鈕，當(dāng)住戶(hù)需要求助時(shí)只須按下緊急呼救按鈕，感應(yīng)器控制器獲取信號(hào)后啟動(dòng)報(bào)警動(dòng)作，通過(guò)電話網(wǎng)絡(luò)將語(yǔ)音信號(hào)傳至小區(qū)管理中心或當(dāng)?shù)嘏沙鏊?，值班人員接到報(bào)警后，立即派人趕赴現(xiàn)場(chǎng)處理，使住戶(hù)得 到及時(shí)的救助。由于時(shí)間和資源的限制，我們本次設(shè)計(jì)報(bào)警系統(tǒng)由簡(jiǎn)單的聲光報(bào)警代替。 本次緊急報(bào)警按鈕設(shè)計(jì)任務(wù) 本次設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)八個(gè)不同的緊急按鈕，八個(gè)緊急報(bào)警按鈕表示不同的意義，并標(biāo)為數(shù)字序號(hào) 1到 8以區(qū)分其不同的意義。通過(guò)編寫(xiě)程序 ,要求按鈕按下去，就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的聲光報(bào)警，八個(gè)按鈕分別對(duì)應(yīng)八個(gè)發(fā)光二極管。不僅如此，還要求編寫(xiě)程序別兩個(gè)數(shù)碼管分別顯示被按下按鈕的序號(hào)和報(bào)警聲響的次數(shù)。報(bào)警聲音編寫(xiě)為救護(hù)車(chē)報(bào)警聲音。 設(shè)置每次報(bào)警聲響三次，中斷響應(yīng)結(jié)束，所有顯示也隨之結(jié)束。 器件說(shuō)明 本次緊急按鈕設(shè)計(jì)所用 主要器件有 8 線 3 線優(yōu)先編碼器 74HC148， AT89C51單片機(jī)， LED 數(shù)碼顯示管，由于編碼器比較常用，在這里就不作介紹。 單片機(jī)介紹 單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊 芯片 上的完整計(jì)算機(jī) 系統(tǒng) 。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個(gè) 完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件： CPU、18 內(nèi)存 、內(nèi)部和外部 總線 系統(tǒng)，目前大部分還會(huì)具有外存。同時(shí)集成諸如通訊接口、定時(shí)器 ，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。 早期的單片機(jī)都是 8 位或 4 位的。其中最成功的是 INTEL 的 8031，因?yàn)楹?jiǎn)單可靠而性能不錯(cuò)獲得了很大的好評(píng)。此后在 8031 上發(fā)展出了 MCS51 系列單片機(jī)系統(tǒng)。基于這一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開(kāi)始出現(xiàn)了 16 位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢(xún)r(jià)比不理想 并未得到很廣泛的應(yīng)用。 90 年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大的提高。隨著 INTEL i960 系列特別是后來(lái)的 ARM 系列的廣泛應(yīng)用， 32位單片機(jī)迅速取代 16位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場(chǎng)。目前，高端的 32 位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過(guò) 300MHz，性能直追 90 年代中期的專(zhuān)用處理器，而普通的型號(hào)出廠價(jià)格跌落至 1 美元，最高端的型號(hào)也只有 10美元 。 AT89C51 簡(jiǎn)介 圖 AT89C51 引腳圖 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱(chēng)單片機(jī) 。 AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 100次。該器件采用 ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡(jiǎn)版本。 AT89C 單片機(jī)為很多嵌入 式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。外形及引腳排列如 上 圖 示 19 主要特性： 與 MCS51 兼容 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命： 1000 寫(xiě) /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 1288 位內(nèi)部 RAM 32 可編程 I/O 線 兩個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 5 個(gè)中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 管腳說(shuō)明： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口： P0口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O口，每腳可吸收 8TTL 門(mén)電流。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫(xiě) 1時(shí)，被定義為高阻輸入。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1