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家电维修收费新标准参照医院收费模式（开心娱乐）
2011-1-25 10:21:56 阅读83 评论0 252011/01 Jan25
修理店接待人员问： “你好，请问你的电视机出了什么问题？” “就是没有反应了，声音图像都没了。” “OK，看来你的电视是内部出了问题，那你要看内科，请问你要看工程师还是高级工程师，修理费工程师收20元，高级工程师要收30元。” “不就是修电视机吗？修好就可以了，我管他什么工程师还是高级工程师？” “不一样的，高级工程师水平高，什么疑难问题的电视都能修理好，修好的返修率也明显低于工程师，但是修理费相对高一点，所以这个由顾客您自己选择。” “我的电视应该不算疑难杂症，就一般工程师就好了。” “那好，请你先交20元修理费。” “为什么还没修理就要先交费？” “我们修理店的制度就是这样，你们医院的挂号费，不是没看病之前就要交吗？” 医院院长无话可说，只好交了20元，将电视机捧进修理店，来到了工程师的工作台。 工程师问了一下电视机的情况，先开了三个付费单请医院院长交费，一个万用表测量费20元，一个示波器测量费50元，一个扫频仪费80元。 “为什么要顾客出这个测试费，这不是方便你们修理工程师的吗？” “没错，我们的工程师以前也是靠望闻问切听，凭经验修理，可是现在科学发达了，什么仪器都有了，修理时做了测试会比较准确，也能测试出目前暂时还没有显现的故障出来。我们买这些仪器仪表要花费大量资金，所以我们要收一些合理的费用。你的还好，没有用到更多仪器，上次一个客户送一个电器，我们用了网络分析仪测试天线阻抗，测试费就是150元，人家也是测了。我们会尽量替顾客着想，尽量少一些测试，为顾客省钱。当然你也可以坚持不测试，但我们修理时，可能会判断错误将好的零件换掉，给顾客造成不必要的费用。也可能修不好你的电器，最后耽误你的时间。” 医院院长只好先交了150元测试费。 工程师经过半个小时测试，用打印机打出一张线路图，发现时一个三极管烧了，他花几分钟，换了个一毛钱左右的三极管就修好了电视机。
工程师把打印好的线路图塞到院长手中后开了一张缴费单，叫院长去交8元打印费。院长不解的问：“打印费也要我出啊？”“是的，这是店里的规定，打印费由顾客出，那张图不是给你了吗？”“可我看不懂啊，要这张图干啥？”“你们医院给病人做B超，打印的绘图病人也看不懂啊，不照样是病人出钱吗？”院长无语，只好去交钱。 最后，工程师对院长说，我们店实行电脑管理，请你去提货柜台提货。
提货柜台打了一个修理清单给医院院长交费，缴费单上写着：
根据物价局规定，我店实行分项收费，做到使顾客明明白白消费。你本次修理收费如下： 35W白光牌烙铁使用费（拆焊各1次）：10元 一次性烙铁头清洁棉： 2元 吸枪使用费1次：5元 φ0.8环保锡线10g :5元 2N1234三极管1个 ：2元 剪三极管管脚斜口钳使用费：5元 焊接后清洗焊盘洗板水费：5元 拆焊三极管、清洗焊盘等人工费： 20元 合计：54元。
院长看了差点晕倒。医院院长的电视共花了232元钱，只换了一个价值0.1元的配件
《电机与变压器》（上）（变压器部分）考试题
2010-12-15 15:26:08 阅读442 评论4 152010/12 Dec15
《电机与变压器》（上）（变压器部分）考试题
一、填空题（每空0.5分，共30分）
1、变压器是利用 原理制成的 电气设备。
2、变压器的作用是 、 、 和 。
3、电力变压器的种类有 变压器、 变压器和 变压器。
4、变压器的主要组成部分是 和 。
5、变压器的绕组接电源的绕组称 ；接负载的绕组称 。
6、变压器的铁心是属于变压器的 部分，绕组是属于变压器的 部分。
7、降压变压器的变压比 于1，升压变压器的变压比 于1。
8、一次侧绕组为330匝的单相变压器，其一次侧电压为300V时，要求二次侧电压为100V，则该变压器二次侧匝数应为 匝。
9、一台变压器的变压比为1:10当它的一次侧接到2200V的交流电源上时，二次侧输出的电压
是 V。
10、一般电力变压器，当cosj?1时，电压调整率DU= 。一般照明电源电压波动不超过 。
11、所谓同名端是指 。一般用 来表示。
12、绕组反向串联，也叫 ，即把二个线圈的 相连，总电动势为两个电动势 ，电势会 。
13、所谓三相绕组的星形接法，是指把三相绕组的尾端连在一起构成 ，三个首端分别接 的联结方式。
14、连接组别为Y，dll的三相变压器，其高压边为 接法，低压边为 接法，高压边线电压超前低压边线电压 电角度。
15、下左图中，若U3=U1-U2,则 端和 端是同名端。
16、上右图中，开关S合上瞬间，若检流计指针上偏，则 端和 端是同名端。
17、某变压器型号为SJL-600/20，其中S表示 ，L表示 ，数字600表示 ；20表示 。
18、电流互感器一次侧绕组的匝数 要 联接入被测电路；电压互感器一次侧绕组的匝数 要 联接入被测电路。
19、电流互感器二次侧的额定电流一般为 A，电压互感器二次侧的额定电压一般为 V。
20、电流互感器二次侧严禁 运行，电压互感器二次侧严禁 运行。
21、自耦变压器的一次侧和二次侧既有 的联系又有 的联系。
22、用变流比为200/5的电流互感器与量程为5A的电流表测量电流，电流表读数为4.5A，则被测电流是 A，若被测电流为176A，则电流表读数应为 A。
二、选择题（共15分）
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1、变压器中的铜损是（ ）
A、可变的 B、不变的 C、无法确定
2、下列各项中，变压器不能改变的是（ ）
A、电压 B、阻抗 C、频率
3、测绝缘电阻常用（ ）
A、万用表 B、 兆欧表 C、电压表 D、电流表
4、对于感性负载，其外特性曲线是（ ）
A、 上升 B、下降
5、电压互感器实际上是降压变压器，一、二次绕组的匝数及导线截面情况是（ ）
A、一次绕组匝数多，导线截面小； B、匝数相同，导线截面相同
C、二次绕组匝数多，导线截面小
6、电流互感器，在运行中，如需要换接新电流表，应先将二次绕组（ ）
A、拆掉 B、短接 C、断开
7、电流互感器一次绕组（ ）在被测的电路中，流过被测电流。
A、并联 B、 串联
8、电压互感器在运行中，二次侧不能（ ）
A、开路 B、短路
9、电压互感器二次侧回路所接仪表或继电器线圈，其阻抗必须（ ）
A、低 B、高或者低 C、高 D、既有高，又有低
10、降压变压器一次绕组的匝数（ ）
A、少 B、 多
11、电焊机具有（ ）的外特型。
A、平直 B、上升C、陡降 D、稍有下降
12、Y/△-3联接组别的三相变压器（ ）
A、一、二次绕组对应的线电压相位差是300，
B、一、二次绕组对应的线电压相位差是900，
C、一、二次绕组对应的相电压相位差是1500。
13、三相变压器一、二次侧的额定电压，是指他们的（ ）
A、额定线电压 B、额定相电压 C、瞬时电压
14、变压器二次绕组采用三角形接法时，如果一相接反，将会产生的后果是（ ）
A、没有电压输出 B、输出电压升高 C、输出电压不对称 D、绕组烧坏
15、电流互感器二次侧回路所接仪表或继电器，必须（ ）
A、串联 B、并联 C、混联
三、判断题（共15分）
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
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1、（ ）一般地说，电力变压器仅用于改变电压。
2、（ ）同心绕组是将一次侧、二次侧套在同一铁柱的内、外层，一般低压绕组在外层，高压绕组在内层。
3、（ ）升压变压器的变压比大于1。
4、（ ）变压器空载试验是为了测量短路损耗。
5、（ ）动力电源电压波动是不超过±10%。
6、（ ）感性负载有去磁作用。
7、（ ）变压器的铜耗PFe为常数，可以看成是不变损耗。
8、（ ）变压器的效率是指变压器的输出功率与输入功率之比。
9、（ ）三角形接法可以使一相绕组接反。
10、（ ）两台三相变压器只要连接组别相同就可以并联。
11、（ ）三相变压器在三相电压平衡时，磁路对称，总磁通Φ=Φu+Φv+Φw=0。
12、（ ）为了防止短路造成危害，在电流互感器和电压互感器二次侧电路中，都必须装设熔断器。
13、（ ）正常运行时，电流互感器二次侧近似于短路状态，电压互感器二次侧近似于开路状态。
14、（ ）与普通变压器一样，当电流互感器二次侧短路时，将会产生很大的短路电流。
15、（ ）星形接法是将三个首端连在一起，三个尾端接三相电源。
四、简答（共15分）
1、 变压器能改变直流吗？为什么？5分
3、电流互感器使用中应注意什么？（5分）
4、变压器并联运行的条件是什么？（5分）
五、计算题（共25分）
1、一单相变压器U1=110V, U2=22V，如果二次绕组匝数N2=120匝，求一次绕组匝数N1=？（5分）
2、一单相变压器的一次侧电压U1=6000V，二次侧电流I2=20A，变压比K=10，试求一次侧电流I1和二次侧电压U2。 （10分）
5、已知一单相变压器的一次侧电压U1=220V，一次侧匝数N1=1100匝，二次侧电流I2=2A，负载电阻上的功率为40W，求负载电阻R及二次侧匝数N2。 （10分）
《电子技术基础》（下）考试题
2010-12-15 15:20:31 阅读235 评论3 152010/12 Dec15
一、填空题（每空0.5分，共25分）
1. 正弦波振荡电路是一种能量转换装置，它无需外加 信号，就能通过电路自身的正反馈把直流能量转变为 信号输出。
2. 正弦波振荡电路是由 电路、 电路和 电路组成的。
3. 要产生正弦波振荡，必须同时满足 和 平衡条件。
4. 选频电路元件为L、C的振荡电路，称为 振荡，其中L称为 元件；C称为 元件，它们在电路中为 连接。
5. 三点式振荡的选频电路均由 个元件组成；元件的连接点分别与三极管的 、 、 相接。
6. RC正弦波振荡电路是利用 和 元件组成选频电路。
7. 直流稳压电源一般由 、 、 、 四部分电路组成。
8. 将 变换为大小随时间变化而方向不变的 的过程叫做整流。
9. 滤波电路的作用是把 变换为 的过程称为 。
10.当电源波动和负载变化时能使输出电压保持稳定的电路称为 。
11.整流是利用了 的单向导电性来实现的。
12.滤波电路的基本元件有 、 ；其中： 与负载并联，适用于 功率整流； 与负载串联，适用于 功率整流。
13.硅稳压二极管的图形符号为 。当工作在 区时，具有稳压作用。
14.稳压电路的基本形式有 、 两种。
15.串联型稳压电路包含有 、 、 、 四个环节。
16. CW7805输出为 极性，电压为 伏的三端集成稳压器；CW7912输出为 极性，电压为 伏的三端集成稳压器。
17. 硅晶体闸流管简称为 ；俗称 。
18. 晶闸管的电路符号为 ；三个电极的名称分别为 、 、 。
19. 晶闸管由阻断变为导通的条件是：在阳极和阴极之间加 电压；在控制极和阴极之间加 触发电压；晶闸管导通后， 极失去作用。
20. 晶闸管由导通变为阻断的条件是：使阳极电流小于 电流，可以通过降低 和增大______来实现。
21. 晶闸管导通后两端的电压称为正向 压降，一般为 伏左右；导通后流过晶闸管的电流取决于 和 。
22. 单相半波可控整流电路中，晶闸管承受正向电压时不导通的角度称为 角，改变这个角度的大小称为 。
23. 当控制角增大时，导通角 ；输出直流电压平均值 。
24. 单相桥式可控整流电路中，控制角的变化范围为 。
25. 单相桥式可控整流电路的输出直流电压计算公式为 。
二、 选择题（每题1分，共25分）
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1、 正弦波振荡器中正反馈电路的作用是 。
A、满足振荡的相位条件
B、满足振荡的振幅条件
C、同时满足振荡的相位条件和振幅条件
2、 正弦波振荡器中的起振信号来自 。
A、外部输入 B、正反馈信号 C、接通电源瞬间的扰动
3、 LC正弦波振荡器的振荡频率取决于 。
A、反馈元件 B、选频电路 C、放大电路
4、 不属于LC正弦波振荡器的电路是 。
A、电感三点式 B、变压器反馈式 C、石英晶体振荡
5、 电容三点式振荡属于 振荡。
A、LC B、RC C、石英晶体振荡
6、 标准时钟信号的振荡器常采用 。
A、LC B、RC C、石英晶体振荡
7、 单相半波整流电路中，变压器次级电压为10V，该电压用 表示。
A.UL B.U2 C.u2
8、 单相半波整流电路中，变压器次级电压为10V，则输出电压为 V。
A.4.5 B.9 C.10
9、 单相桥式整流电路，输出电压为18V，则变压器次级电压为 V。
A.9 B.18 C.20
10、 下列电路中，U2相同，输出电压最大的是 。
A.单相半波整流
B.单相桥式整流
C.单相桥式整流电容滤波
11、 单相桥式整流电容滤波电路，次级电压为10V，则典型输出电压为 。
A.9 B.10 C.12
12、 下列管子， 为稳压二极管。
13、 右上电路中，能使输出电压稳定的电路为 。
14、 上图电路中，稳压电路的输出电压为 。
A 12V B 7V C 5V
15、 右下电路中，能起滤波作用的是 。
16、 单相桥式整流电路的输出波形为 。
A. B. C.
17、 单相半波整流电容滤波电路的输出波形为 。
A. B. C.
18、控制极用于控制晶闸管的 。
A 导通 B 关断 C 导通和关断
19、晶闸管导通后，阳极电流决定于 。
A 电源电压 B 晶闸管额定电流 C 电源电压和回路电阻
20、电网电压220V加在晶闸管上，晶闸管可能承受的最大电压为 。
A 220V B 311V C 380V
21、晶闸管型号KP200-18F中，200指的是 。
A 重复峰值电压200V B 通态平均电流200A C通态平均电压200V
22、晶闸管可控整流电路中的“可控”是通过调节 实现的。
A 控制角 B 电源电压 C 负载电阻
23、晶闸管单相半波可控整流电路的输出电压平均值是输入电压有效值的 倍。
A 0.45 B 0.9 C 0~0.45
24、在可控整流电路中，字母α表示 。
A 控制角 B 导通角 初相角
25、在可控整流电路中，控制角为 时，输出电压最大。
A 180? B 90? C 0?
三、 判断题（每题1分，共30分）
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1. 正弦波振荡器的频率，取决于放大电路。
2. 振荡器只有外加激励信号，才能产生振荡，
3. 振荡器的稳幅是利用三极管的非线性实现的。
4. 电感三点式振荡的反馈元件是电感。
5. 振荡起振的振幅条件是AF=1。
6. 若要获得较低频率的振荡，常采用RC作为选频。、
7. 石英晶体振荡器的最大特点是振荡频率稳定性好。
8. 要改变整流输出电压的极性，需要把二极管极性调换。
9. 单相半波整流电路负载电流为10A，则二极管的平均电流为10A；
10. 单相桥式整流电路负载电流为10A，则每一个二极管的平均电流为10A；
11. 单相半波整流电路变压器次级电压为10V，整流输出电压为9V。
12. 单相桥式整流电路变压器次级电压为10V，整流输出电压为9V。
13. 单相桥式整流电路如果有一个二极管开路，则输出为半波整流。
14. 单相半波整流电容滤波电路的输出电压比没有电容滤波小。
15. 单相桥式整流电容滤波电路，输出电压大小与电容容量、负载电阻大小有关。
16. 硅稳压二极管工作在反向截止区。
17. 串联型稳压电路中的调整管工作在放大区。
18. CW317为输出电压可调的三端集成稳压器。
19. 晶闸管可以用小电流控制大电流，所以也具有电流放大作用。
20. 晶闸管的门极不仅能控制晶闸管导通，也能控制晶闸管关断。
21. 晶闸管不仅有反向阻断能力，也具有正向阻断能力。
22. 晶闸管阳极接电源的正极，阴极接电源的负极，称为加正向阳极电压。
23. 晶闸管的阳极电流小于维持电流时，就会关断。
24. 可控整流电路中的控制角越大，输出直流电压的平均值就越大。
25. 可控整流电路的最大特点是输出电压可以控制。
26. 控制角和导通角的总和等于180?。
27. 控制角为0 ?时，单相半波可控整流的输出为0.45U2。
28. 控制角的移相范围为0~180?。
29. 单相半波可控整流电路的晶闸管承受的最大正向电压与控制角有关。
30. 可控整流电路由主电路和控制电路组成。
四、综合题（5分）
1、将右图接成桥式整流电路（标出交流端和直流端）（2分）
2、改错题：
下图直流稳压电源电路，输出电压极性为上正下负，有部分元件接错了，将接错线的元件圈出来，并将改正后的电路重画在右侧。（3分）
五、计算题（15分）
1、单相桥式整流电路，变压器次级电压为20V，负载电阻R=100Ω，计算：（10分）
（1） 负载电压
（2） 负载电流
（3） 整流管电流
（4） 整流管最大反向电压
（5） 如果采用电容滤波，则输出电压为多大？
2、有一个单相桥式整流电路，交流输入电压为100V，负载RL=5Ω，控制角60?，求输出电压平均值和负载中的平均电流。（5分）
《电工仪表与测量》考试题
2010-12-15 15:03:53 阅读246 评论4 152010/12 Dec15
| 题号 | 一 | 二 | 三 | 四 | 总分 |
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一、 填空题（1分×35）
1、电工指示仪表按工作原理分类，主要分为 系仪表、 系仪表、 系仪表、 系仪表四类。
2、根据仪表产生误差的原因不同，仪表误差分为 误差和 误差两大类。
3、电压互感器二次侧的额定电压规定为 V，电流互感器二次侧的额定电流规定为 A。
4、电流表在使用时应与被测电路 联，电压表在使用时应与被测电路 联。
5、数字式仪表的核心是 。
6、工程中，通常将电阻按阻值大小分为_____电阻、______电阻、_____电阻。
7、接地的目的是为了保证 和 的安全以及设备的正常工作。
8、功率表的功率量程主要由 和 来决定。
9、“发电机端守则”的内容是，电流线圈：使电流从 流入，电流线圈与负载 联，电压线圈支路与负载 联。
10、电能表常数表示电能表对应于 ，铝盘转动的 。
11、感应系电能表中的电流线圈匝数 ，导线 ；电压线圈匝数 ，导线 。
12、按获取测量结果的方式来分类，测量电阻的方法有 、
和 三类。
13、示波管主要由 、 、 三大部分组成。
14、在使用万用表之前，要先进行 调零，在测量电阻之前还应进行 调零。
二、判断题（对的打√，错的打×）（1 分×15）
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
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（ ）1、电工指示仪表准确度的数字越小，表示仪表准确度越低。
（ ）2、电磁系电流表的刻度是均匀的。
（ ）3、仪表本身的功耗越小越好。
（ ）4、伏安法测电阻属于直接测量法。
（ ）5、造成系统误差的原因是操作者粗心大意。
（ ）6、万用表测电阻的实质是测电流。
（ ）7、严禁在被测电阻带电的情况下，用万用表欧姆档测电阻。
（ ）8、数字式万用表一般只能测试小功率的晶体管。
（ ）9、接地摇表主要用于测量小电阻。
（ ）10、用电桥测量电阻的方法准确度比较高。
（ ）11、接地体和接地线统称为接地装置。
（ ）12、电动系功率表的标度尺刻度是均匀的。
（ ）13、一表法只能测量三相对称负载的有功功率。
（ ）14、电能表铝盘转速与被测功率成正比。
（ ）15、低频信号发生器可产生锯齿波扫描电压。
三、选择题（2分×15）
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
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1、若电压表量程需扩大m倍，则串联的分压电阻是Rc的（ ）倍。
A m-1 B m+1 C m D 1-m
2、T19-V表示（ ）
A安装式电磁系电压表 B便携式磁电系电压表
C安装式磁电系电压表 D便携式电磁系电压表
3、仪表的标度尺刻度不准造成的误差是（ ）
A 基本误差 B 附加误差 C 相对误差 D 引用误差
4、安装式电磁系电压表的最大量程不得超过（ ）V。
A 6 B 36 C 60 D 600
5、钳形电流表的优点是（ ）
A 准确度高 B 灵敏度高
C 可以交直流两用 D 可以不切断电路测电流
6、电压互感器二次侧在运行时绝对不允许（ ）
A 短路 B 开路 C 装设熔断器 D 接电压表
7、测量放大器的静态工作点，通常采用 （ ）测量法。
A 直接 B 间接 C 替换 D 比较
8、万用表欧姆档标度尺中心位置的值表示（ ）
A、欧姆表的总电阻 B、欧姆表的总电源
C、该档欧姆表的总电阻 D、该挡欧姆表的总电源
9、用万用表电流档测量电流时，万用表应与被测电路( )
A．串联 B．并联 C．短接 D.断开
10、液晶显示器属于( )显示器。
A.发光 B.无源 C.有源 D.电源
11、欲精确测量中电阻的阻值，应选用( )
A．万用表 B．兆欧表
C．单臂电桥 D. 双臂电桥
12、用直流单臂电桥测量一估算值为500欧的电阻时，比例臂应选( )
A. 0.1 B. 1 C. 10 D. 100
13、测量电气设备的绝缘电阻时，可选用( )
A. 万用表 B.电桥 C.兆欧表 D.伏安法
14、感应系电能表主要用来测量( )电能。
A.直流 B.交流 C.交直流 D.脉动直流
15、低频信号发生器的输出频率主要由( )来决定。
A.电阻 B.电容 C.电感 D. RC
四、综合题（10分+10分）
1、已知一磁电系测量机构的满刻度电流为500μA，内阻为200Ω，现需要将其改制成10A的电流表，问应如何改造？并画出电路图。
2、若选用一只功率表，它的的电压量程为300V,电流量程为2.5A，标度尺满刻度格数为150格，用它测量某电器消耗的功率时，指针偏转100格，求该电器消耗的功率？并求该电器一天消耗了多少度电。
自动越障红外线测线小车的研究
2010-8-15 11:41:51 阅读219 评论0 152010/08 Aug15
| 自动越障红外线测线小车的研究 |
| 于俊清 郭应龙 吴功平 李林凌 武汉水利电力大学 湖北 武汉 430072 |
| 1 国内外研究状况 输电线路跨越千山万水，经受冰霜雨雪，其导线在巨大的交变张力、由振动引起的弯曲应力、气温急剧变化引起的材质脆变、电气闪络引起的表面损伤等因素影响下，常常出现断丝断股现象，如不及时修复处理，原本微小的破损和缺陷就可能生长扩大而最终导致整根导线的破断，造成大面积的停电和巨大的经济损失。因此，保证导线的完好无损和线路的安全运行，是关系到电力系统安全生产的重要环节。 2 设计思想及技术要求 2．1 设计思想 3 小车的设计方案及工作原理 3．1 驱动部分 图1 小车驱动机构示意图 当然，还有其他方案可以实现驱动功能，如：四轮驱动、准四轮驱动等，但比较起来只有本方案结构最简单、体积最小、重量最轻、且运行比较可靠。 图2 架空线路的组成元件 3．2．2 越障过程分析 图3 越障示意图 3．2．3 越障机构工作原理 图4 越障机构原理图 4 小车的尺寸确定 4．1 影响尺寸的主要因素 5红外探测部分工作原理 5．1 故障点的热辐射场分析 图5 辐射增量曲线 5．2 对导线热辐射场的响应 （a)电路原理图 (b)诺顿等效电路图 图6 热释电传感器 设R′，C′为传感器本身的电阻和电容，R″，C″为前置放大器的电阻和电容，则该电路输出的微分方程为 给定边界条件V｜t＝0＝0，可解得 其中，C＝C′＋C″为总电容，R＝R′／R″为总电阻。 式中 d——热容量； 代入(2)式求得传感器的输出信号电压
式中 τe＝RC为电时间常数，τT＝d/G为热时间常数 上式的解为 代入(2)式得此时的信号电压
式中V（τ0）和ΔT（τ0）边界条件，分别由方程(4)和(5)给出，综合式(5)和(8)可画出热释电传感器对导线故障点热辐射的响应曲线如图7所示，其中 图7 传感器对故障点的响应曲线 由上可以看出，传感器输出的峰值电压与幅射增W0成正比，故障辐射中心与输出信号的峰值位置并不重合，其偏移量与传感器及电路元件有关。 图8 实测电压信号曲线 试验表明，输出信号的大小与故障点的严重程度(即相应于故障点的辐射强度)成正比，输出信号的图形和大小与理论分析结果完全相符。 6 小车的应用前景展望 自动越障测线小车经过现场调试，性能稳定，效率高，成本低，尤其适合大跨度跨江导线的检测。随着小车性能的不断完善，在电力系统将有广泛的应用前景。
参考文献： ［1］杜玉清．架空输电线路和检修基础知识［M］．北京：水利电力出版社，1989． |
特斯拉线圈的原理及制作方法
2010-8-15 10:50:28 阅读144 评论0 152010/08 Aug15
特斯拉线圈的制作前的准备和注意事项及其它：
整个制作我们以变压器功率为1000w的中型特斯拉线圈为设计标准.(放电距离:>=120cm)备注:特斯拉线圈的放电距离和功率成正比.
主要材料及大概成本:
1.高压变压器--->=1000win220 vout>=10kv一个.(较难买到,一般需要定做,有些南方二手电子器材城曾有过in110vout6300v600w的变压器.只是不知道现在是否还买的到.)
2.大量无极电容:若0.047uf1000v~(1600v-)的cbb电容需要准备100只左右.电子配件商店买得到(电容非常重要!可以说是整个特斯拉线圈的心脏,所以电容的高质量将会使您最后的特斯拉线圈更加绚目!!质量主要是指：
高频性能好
自损耗低
电感量低[重要]
寿命长
绝缘性能好
3.直径13厘米长1米的聚氯乙烯管(壁厚0.6--1厘米)，pvc管材也将就，厚0.8厘米的绝缘板材(不能是木头!最好塑料)大约2.5平米，厚0.5厘米的绝缘板材(非木!)大约1.5平米，这些都可在家庭装饰城(就是那些买涂料,板材,工具等的那种大市场里)买到
4.导线,多芯铜导线,1000v50A大约6米电子配件商店买得到(10kv1A导线3米)
5.耐压漆包线内径0.5mm900米长电子配件商店买的到
6.直径0.8厘米的铜管(壁厚1mm以上)长8米,直径3厘米厚>1mm长1米的铜管可在汽车配件或五金等地买到
7.电手钻,螺丝刀,手锯,钳子等工具,普通螺丝,塑料螺丝,环氧树脂胶,钢尺等
8.用于燃气热水器的排气管(金属制作,可弯曲,直径在10厘米以上)制作后期计算得到长度.
9.其它的一些常见东西,边做边找吧。这样制作一个1000w的特斯拉线圈大约成本在1万元人民币.(还是比较贵的,估计大多数爱好者不容易拿出这笔钱)
注意事项!!!!!!非常重要!!!!!!
本人不对文章中所写的制作方法保证,对依照本文制作特斯拉线圈所导致的触电身亡,烧伤,及其它意外伤害,本人不承担任何法律及道义责任.对于依本文制造的特斯拉线圈对个人财产或公共设施,国家财产可能造成的损失本文作者不承担任何法律责任及连带责任.需由制作人承担相应责任.
.特斯拉线圈属于高压设备,所以制作需要高超的动手能力和丰富的电工经验,未成年人和非专业人员如按照本文制作特斯拉线圈需在专业人员陪同之下方可进行.
危险描述,依照本文制造的特斯拉线圈电弧长度>=135厘米电弧产生速度(放电频率)100次/秒[给人连续放电的感觉]电压>200kv功率耗散>=1000w，连续工作时间<=10分钟，特斯拉线圈工作时噪音很大,大的很可怕!!!(不听不知道,一听吓一跳!)提前准备听力保护设备(耳塞拉一类的)
对依照本文制作的特斯拉线圈所直接击中的人的可能情况:
由于频率很高,所以短时间致命可能性很低.(但是心脏病等就不好说了)
由于高频的集肤效应,可能会造成不同程度的表皮烧伤.
考虑到尖端放电效应,可能会导致肢体突出端或末端的较严重烧伤(男人可要注意了!)
由于特斯拉线圈属于超高压放电设备,考虑到电磁感应原理可能会对一定半径范围精密电子器件造成破坏(如,手机,电脑等)
特斯拉线圈装配示意图和电路图
特斯拉线圈的结构并不复杂,如下图就是制作一个特斯拉线圈的所有部件(不包括支架),但是基本的动手能力和基本的电学知识还是要有的.这些图都是画的,大家将就这看吧.
实物装配图:
虽然按照本文设计的是一个"标准"特斯拉线圈,制作者不必花很多精力和时间在它的原理和计算上面,但是出于对特斯拉的尊敬和方便制作者制作其它规格的特斯拉线圈,还是大致了解一下这里面的原理和计算方法比较好.还有,制作一个特斯拉线圈是会对你的动手能力和电工知识都有提高的好活动.(除了危险一些)在有了足够的资金和充分的时间安排后就可以开始了。
涉及到特斯拉线圈的一些计算公式
受朋友建议,我再次提醒这里的看客们,如果您试图制作一个特斯拉线圈的话请一定先看完我的介绍在施工,这样您才会对特斯拉线圈的危险性有个大概的估计.同时,如果您非要先上手的话,请记住,绝对不要在家里面启动特斯拉线圈,绝对不要用公共地线,如果散热没有解决好的话,请不要让特斯拉线圈工作超过30秒;否则将有可能导致火灾,切切
电弧长度: 电弧长度 L(单位:英寸); 变压器功率 P (单位 瓦特); L=1.7*sqrt(P) （sqrt为开方）
电容阵容量: 变压器输出电压(交流)E(单位 伏特); 变压器输出电流 I(单位 毫安); 电容器阵列最大容量C(单位 微法) ; 交流频率F(单位赫兹) C=(10^6)/(6.2832*(E/I)*F) [电容的大小涉及到与变压器功率的一个匹配问题,当电容过大时在交流上升到顶点时(即sqrt (2)*V时,电容电压过低无法击穿打火器的空气隙则打火器无法启动就无法工作,整个系统也就无从启动 ]
电容阵的计算就是电容的简单串,并联,初中就学过,在此就不提了.例如当变压器功率为1000瓦时,输出电压为10000伏(交流),那么电容匹配为0.0318uf，手头有电容规格为：0.047uf 1000~,1600-，再取保险一点到 耐压 1500v~则需要电容阵列安排如下:15个电容串联成一个基本链(BC);再10个这样的基本链并联而成(J),共需要电容150个,若每支电容分压降为630v~(这样可以大幅度延长电容寿命),则: 24--BC,16--J,共需384支电容.
其他: 震荡频率:F = 1/(2*Pi*sqrt(L*C))
次极线圈相关计算:如下图 主线圈相关计算 :如下图
放电终端相关计算:如下图
国标漆包线基本数据
线径 (mm)每米重量 (g) 每米电阻(ohm)0.32 0.72 0.218 0.360.860.1820.401.120.1400.451.420.1120.51 1.750.0890.572.110.0740.642.960.0530.723.440.0460.814.490.035 0.915.680.0281.026.990.023
特斯拉线圈的主线圈部分的制作
在本特斯拉线圈的设计中主线圈采用铜管绕制成蚊香状.铜管是用于汽车,供热,中央空调中的那种管壁较厚的承压铜管.直径8毫米大约绕制9-10匝 (大约需要9米)
铜管如下图(要尽可能选择外表光滑无锈无伤的):`
铜管盘成如下图:
这样盘成的主线圈可以适用于6英寸到8英寸的次极线圈(盘铜管很费时间,也满费劲,但是不要图快,要尽可能盘的圆滑.)，还需要5毫米厚的软塑料板(非脆性塑料)做主线圈支架,将其按等距离打眼(要打成9毫米的眼,要不穿不进去) 底座选用普通中密度板就可以了,这个底座还有用,将来底下要放其它东西.也尽可能加工好，接下来把铜管和塑料支架穿起来。
主线圈支架如图:
铜管和塑料支架穿起来如图 ：
内圈接头部分,将中密度底版在相应地方开孔引出一个接头如图:
再找一截铜管做为接地保险,注意,不可闭合!如图安装:
特斯拉线圈的电容阵列的制作
制作提示:当用电钻在塑料材质上打眼时,由于塑料导热能力低,常常使钻头过热,导致钻头退火和打的眼被高温烧变形,所以一定要钻头打眼要沾水。
在特斯拉线圈中,有一个好的电容是非常重要的.电容的核心地位是由于所有电弧的能量都是由电容直接提供的,这显然比较奇特,也反映出了特斯拉其人的天才之处。由于高压电容很难买到,价格昂贵,所以现在一种普遍的做法是通过对普通无极性电容进行串联和并联来达到所需的耐压和容量.
需要准备的材料:
1.无极性电容,(聚乙烯,聚丙烯,CBB电容 等)一般常见高压电容规格主要有:1600v- 0.047uf , 1600v- 0.068uf两种;电阻10兆欧(1000000ohm)，大量如下图:
2.有机玻璃板
3.塑料螺丝
步骤:
1.首先计算所需要的电容个数和排列方式，根据以前提到的变压器匹配计算得到电容量为0.0318uf/10kv，手头电容规格为1600v- 0.047uf， (此处注意:电容的耐压标示都是直流 ,而且电容器交流耐压与电容材质等多种因素有关,不能简单认为只要将直流耐压值除以1.414 就得到交流耐压值.)，从寿命和安全性角度出发,建议将每电容分压值定为450v~ 则得到整个电容阵构成为:22串一链,共14链并联,一共308支电容电阻，电阻的用途是为了当停止使用时对电容中的残留电荷进行放电,使用方法就是每支电容都要并联一支10兆的电阻(1/4~1/2W )
安全提示：若没有放电电阻,则电容阵中储备的能量将可能存在很久而对人身造成伤害!
下图显示了一个电容链,它是蛇行排布的:
注意!电容之间不要紧密接触!要留有一定空隙，层与层之间要用4mm厚的有机玻璃隔离,每层包含两个链，固定使用塑料螺丝(一般都叫尼龙螺丝), 每层都有各自的接口使之成为独立可使用的单元，如图:
特斯拉线圈的次极线圈的制作
特斯拉线圈中的次极线圈是整个特斯拉线圈中制作最耗时耗神的部分.需要如下材料:
高质量漆包线,(一定要买好的,目前我国的漆包线质量普遍低下,目前就我所知只有一家企业获得国际认证)，线的直径从以下选择:
1.0.51mm 0.57 mm
2. 聚氯乙烯管材,直径15厘米,最少2米,厚度自己感觉结实就好,(一般能买到的大约在4-8mm厚)
3.要用木头制作一个绕线架.还要制作两个圆片用来穿在圆筒两边,再在圆片中间打眼,穿入中心轴,架到线架子里面就可以绕线了.一圈一圈的绕,大约绕900~1000匝就适合本系统了.整个绕线过程大约7-8小时吧,所以在中间休息时一定要把已绕好的部分固定好,免得前功尽弃.绕线时要注意不要使线打结,不要用两根线接起来使用,市面上够长度的漆包线不大好找,(大约在500m),但是整卷的线似乎比较贵,所以就看制作者的选择了,最好有这方面的关系朋友帮忙.
图例:
聚氯乙烯管材:
高质量漆包线:
固定圆桶的圆盘:
绕线架上的次极线圈:
次极线圈下接头(接地线):
次极线圈上接头(接放电终端):
特斯拉线圈中打火器的制作
制作打火需要以下材料:
1.200mm直径pvc管材,长400mm
2.90mm长,直径20mm铜管若干
3.双头螺丝 若干(是铜管数目两倍)
4.立式风机(散热用,制作时可以不要买)
打火器其实相当于一个开关器,未打火时能量由变压器传递到电容阵,当电容阵充电完毕时两极电压达到击穿打火中的缝隙的电压时,打火器打火,此时电容阵与主线圈形成回路,完成L/C振荡进而将能量传递到次极线圈.
制作步骤:
1.先将铜管打眼。
2.再在pvc管上打眼后,将铜管固定在pvc管内部 (每个铜管与铜管之间的缝隙大约控制在1mm)
3.组装好
为了根据需要调整放电缝隙,每相伶螺栓代表1mm的放电缝隙(螺栓即为接线柱)这样安装只要变换接线柱就可以很方便的根据你的设计电压进行调整了.
注意:打火器工作时将会产生很大的热量,而且往往集中在很小的面积上,所以散热设备必须很强大!一般采用小型立式风机如图(就那种吹婚礼拱门的):一般都在几百瓦,风量足.只要注意在进风口加上简单的空气过滤装置防止大灰尘就可以了.一般不加风机散热,特斯拉线圈工作几十秒后就可能导致打火器高温变形,加入风机后,一般可以把整个特斯拉线圈的工作时间延长致十几分钟.另外,经常在使用后对打火进行清理,去掉电渣和灰尘.
特斯拉线圈中的放电终端的制作
在这部分的制作比较简单和随意,我这里介绍一种比较成熟和简易的制作方法,也就是最常见的圈型放电终端(因为这和我的程序相对应,更加方便了计算)]
主要材料:
1. 4寸直径的燃气热水器通风管,(就是那种全金属的可弯管,家里有燃气热水器的一看便知)
2. 7寸直径的平底金属盘(用来做派的),其他类似金属物也可,关键1.平底 2.金属
3. 包裹金币巧克力的那种较厚的铝箔
首先将平底金属盘底对底用螺丝固定如上图,接着将铝管盘成圈状,使其正好能卡在平底金属盘制作的骨架上，铝管的接口口处用铝箔封口，接线点定位在平底金属盘骨架中心，组装好成品，至此特斯拉线圈的所有重要部分已经完成。
关于特斯拉线圈的一些补充说明
关于特斯拉线圈的制作其实还有不少需要注意的事情,其中:
1:次极线圈的骨架既那个聚乙烯圆桶的饶线部分是有要求的,一般来说,饶线直径和饶线部分桶长比例在1:4左右
2:主线圈的底版可以用一些稍微便宜的材料制作,因为对它的要求不高,当然最好所有的塑料板材都能用雅克力板制作,这样有结实又漂亮.
3:打火器的制作其实有很多方法,关键要注意的是a.放电部件要导热快 b.放电部件厚度要足够 c由于打火器更换频率最高,所以设计要以容易更换,价格便宜为主.
4:关于高压电容,前些天见到微波炉内部有一种高压电容规格为 2100AC 1uF 且内部集成放电电阻的电容,看来如果使用这种电容也是一个不错的方案
5:关于主变压器,一般难以购买,可以去当地电子市场询问是否可以定做,如果没有,可以购买霓虹灯电源,规格为 15000V AC 50HZ 60mA 样子象个箱子,在国外特斯拉线圈爱好者中使用比较多,还有就是采购日本二手110VACin --6300vACout 变压器两个串联使用。
SPMC65P2404A在电磁炉中的应用[转]
2010-8-15 10:26:04 阅读97 评论0 152010/08 Aug15
| 摘 要： 本文主要介绍如何使用SPMC65P2404A单片机设计开发电磁炉产品。 其工作过程如下：交流电压经过整流器转换为直流电,又经高频电力转换装置使直流电变为超过音频的高频交流电,将高频交流电加在扁平空心螺旋状的感应加热线圈上,由此产生高频交变磁场。其磁力线穿透灶台的陶瓷台板而作用于金属锅。在烹饪锅体内因电磁感应就有强大的涡流产生。涡流克服锅体的内阻流动时完成电能向热能的转换,所产生的焦耳热就是烹调的热源。
5.1.1 开关电源电路部分 5.1.3 温度值测量 |
7 结语
电磁炉的优势首先表现在它的热效率极高。作为倡导“绿色厨房文化”的高科技产品,电磁炉的应用原理是电流通过线圈产生磁场,磁场内的磁力线通过含铁物质（铁锅、不锈钢锅、搪瓷锅等）的底部时,促使铁分子高速运动,产生无数小涡流,因此热效率高。
卫生、清洁,环保是电磁炉的另一个优越性,铁物质利用磁场感应加热,不释放任何物质,无火、无烟、无味,也不升高室温,真正实现了清洁房间,保护环境。
基于以上优点,电磁炉在家庭生活中得到越来越广泛的应用,现在许多家庭都在使用电磁炉作为他们的必备炊具之一,而且市场的容量还在不断壮大。
SPMC65P2404A芯片非常适合设计电磁炉产品。它具有的丰富资源能够设计出一款功能丰富、使用简易方便的电磁炉产品。而SPMC65P2404A具备很强的抗干扰能力,使得设计出的产品具有很高的稳定性和安全性。
8 参考文献
[1] 肖健华, 经顺林. 模糊控制在家电产品中的应用与展望. 五邑大学学报(自然科学版),2001
[2] 张 超, 孙志锋, 金高先. 电磁炉主谐振电路研究与功率控制. 电源技术应用, 2004.
基于单片机的温湿度分析遥控开关门窗系统(图)
2010-6-6 17:28:35 阅读171 评论2 62010/06 June6
| 基于单片机的温湿度分析遥控开关门窗系统(图) |
| 作者：山东师范大学传播学院 王强 蒋江河 |
单片机控制系统在生产生活领域应用广泛，无论是从简单的有线控制还是到无线远程控制，都能体现单片机在电子控制领域非常重要。现代化的办公大楼里面各种控制开关系统更是离不开单片机系统，现在的办公设备和精密仪器需要严格的温度和湿度环境，基于单片机的温、湿、时遥控开关系统是采集当时的温度、湿度传感器传回的信息及内部时钟信息，经分析是否符合办公仪器设备和常规下人体舒适程度进行有效的门窗开关遥控。
系统的工作原理
温湿度遥控控制系统主要是由SHT11传感器进行温湿度采集的，将采集到的温湿度输入到单片机的AT89C51的P1.0接口，SCK信号输入到单片机的P1.1接口，由单片机的P1.2口将接收到的数据转发送到MICR102的STBY接口。如图3所示，将P1.0接口接收到的DATA数据信息转由P1.3接口转发送到MICRF102的8号接口，经由MICRF102将数据信息转化成可以发送的无线电波信号由6、7号接口的自制天线发射出去。在用户端用MICRF002进行信号接收，信号经转换后有DO口输出到80C51单片机，再由单片机分析温度和湿度以及内部时钟来控制继电器以便于最后控制电机的正反转，最后达到控制门窗自动关闭的效果。
该系统主要由五部分组成，其中SHT11传感器和AT89C51单片机用来进行信号采集和存储，MICRF102用来发射数字信号，MICRF002接收数字信号经过解调后传送给控制部分AT89C51单片机，最后由继电器控制电机进行正反转。系统原理图如图1所示。
图1 系统结构图
对于SHT11传感器我们将其分成5部分，首先是温度传感器可以用DS75LX型号的传感器来进行温度采集，湿度传感器可以用HS1100湿度传感器来进行湿度采集采集后的温湿度经过露点值计算功能输出湿度温度值输出分辨率为12位可编程为8位、湿度值输出分辨率为14位可编程为12位。采集后的信号后经由放大器进行放大再进行14位的A/D转换，可以将转换后的温湿度数据存储在标定存储器里面，或在需要的时候送到二线I2C总线器件从而将数字信号抓换为符合I2C总线协议的串行数字信号。I2C的四个管脚分别是SCK（串行时钟输入）、GND（接地端）、DATA(双向串行数据线)、VDD（电源端专门接0.4～5.5V的电源）传感器结构框图如图2所示。
图2 电源管理电路
无线发射机的工作原理
无线发射器主要是Micrel公司推出的一个单片UHF/ASK发射器，其核心主要是MICRF102芯片。MICRF102芯片主要包含：基准振荡器、相位检波器、分频器、带通滤波器、压控振荡器构成的合成器，发射偏置控制，RF功率放大器，天线调谐控制和变容二极管等电路。将数字串行信号由ASK引脚输入，由UHF合成器产生载频和正交信号输出，真正实现了数字输入无线输出，REFOSC引脚是基准振荡器端，连接晶振接地，如果要接受外来时钟信号需要采用AC耦合方式，输入信号幅度峰-峰值为200～500mV。STBY端主要是待机模式控制，接VDD是发射模式，接VSS是待机模式，这里为了时刻监控周围的温湿度所以设为接VDD，
MICRF102采用差分输出驱动天线负载，功率放大器输出级包含一个变容二极管，它自动与天线的电感调谐，以保证谐振在发射频率上。功率放大器的输出功率与PC端上的电压有关，正常应该在0.2～0.4V之间，电压越高功率越大，当电压过高时被限流则输出功率不再增加。基本的电路结构如图3所示。
图3 发射机原理图
控制器工作原理
无线信号经MICRF002接收后经过调制重新变成串行数据，经由DO口送出到单片机AT80C51的P3.0口，利用程序对P3.0口输入的串行数据进行分析，如果温度和适度都适合则将P3.5口置1并且P3.6口置0，如果温度和湿度不适合，则将P3.5口置0并且P3.6口置1。除了温度和湿度的分析，可以设置单片机的内部时钟来控制P3口的置0或1。当P3.5口置1，P3.6口置0时，由P3.5口接出来的电磁继电器为吸合状态，相反P3.6口接出来的继电器为未吸合状态，这样就可以控制电动机正转。如果情况相反则电动机为反转状态。如果P3.5或P3.6口为0或1的时间达到规定的时长，则设置P3.5和P3.6口均为0。这样防止电动机无限制转动。原理图如图4所示。
图4 接收及控制原理图
硬件设计
该系统主要分为两大部分，即信号采集发送、信号接收控制。本系统在信息采集和数据串行输入的时候，采用了AT89C51单片机作为核心控制器件，其上集成了4KB的闪速存储器，128B内部RAM，能方便的存储和处理程序，并且具有一定的驱动负载能力。
该系统在发射端主要用AT89C51单片机进行数据筛选，首先将串行数据中的时间数据通过P3.1发送到MICRF102的ASK端口，等待延迟5μs，然后传送湿度数据，并且通过内部时钟分析是否达到一定的时间，如果到了预期时间则停止传送数据。系统的接收端主要有MICRF002和AT89C51单片机组成，这一部分功能已经介绍过。在继电器和电机的接连进行电动机的反正转设置中，必须反复检测电动机需要转动的时长，否则电动机会空转或导致电阻过高烧坏电动机。硬件电路如图5所示。
图5 硬件系统原理图
系统软件设计
软件采用了KeilC51汇编和C混合编程语言，主程序包括：系统初始化、定时器T0的时间设定，接收传感器SHT11传出的数据信息程序、运算处理温湿度数据信息程序、发送程序、接收程序、中断调用程序。为了使系统正常运行加强系统的可靠性，在系统的设计上可以采取指令冗余、软件陷阱、容错设计、系统中断设计和外部强行中断设计，以防在实际的运行中外界的干扰产生误差和人为重新调整带来的误差,从而保证测量的准确性可靠性。系统软件流程如图6所示。
图6 软件实现流程图
基于温度补偿的超声波倒车测距仪的研制(图)
2010-6-6 17:23:03 阅读126 评论0 62010/06 June6
| 基于温度补偿的超声波倒车测距仪的研制(图) |
| 作者：桂林电子科技大学 王守华 |
超声波具有方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，根据超声波这些特性进行障碍物有效距离的探测已在很多领域得到应用。不过，超声波在空中传播速度深受温度的影响，若不考虑此项因素，测量的精确度很难得到保证。
在这一汽车倒车测距仪的研制中，充分考虑到环境温度对超声波传播速度的影响，通过温度补偿方法予以校正,具有较高的测量精度，并能实时显示及语音播报车后障碍物距离,让司机视听结合，更加人性化。整机电路具有结构简单、工作稳定可靠、测量误差小等特点。
超声波倒车测距仪整机电路
本系统整机电路采用单片机AT89S52做主控单元，其他部分包括超声波发射模块、超声波接收模块、DS18B20温度补偿模块、液晶显示模块、语音播报模块等。整机框架如图1所示。
图1 系统框架
1 超声波发射模块
采用NE555芯片产生40kHz的振荡方波，单片机通过NE555复位端来控制超声波的发送。由于NE555最大能够产生200mA的输出电流，发射信号功率有限，需经NE5532AF构成的功率放大电路后，产生足够的功率推动超声波的发射，这样才能满足发射距离的要求。超声波发生电路如图2所示，功率放大电路如图3所示。
图2 超声波发生器
图3 功率放大电路
2 超声波接收模块
采用LM567锁相环电路，当接收信号在LM567的锁定频率范围内时，LM567的输出端会从高电平跳变为低电平，此信号作为单片机的中断信号，从而超声波从发射到接收的时间差即可得到准确测量。根据公式S=V*T/2即可得到所测距离。超声波检测电路如图4所示。
图4 超声波检测电路
3 温度补偿模块
目前, 大多数温度测控系统在进行温度检测时, 都是用温度传感器将温度转化为电量后, 经调理电路, 由ADC转换成数字量进行后续处理。这种电路结构复杂、调试烦琐、精度易受元器件参数的影响。
本设计中采用温度传感器DS18B20模块，该传感器自带模数转换可直接使用。因其外部电路简单，温度测量准确度高。
4 液晶显示模块
采用液晶LCD12864用来显示测距信息，内容方便直观，而且可以显示相关提示信息，更加人性化。
5 语音播报模块
采用数码语音芯片ISD2560做语音录放部分。此芯片录放时间长达60s，可实现语音的分段录取、组合回放和循环播放，而且不必使用专门的ISD语音开发设备。芯片采用多电平直接模拟量存储专利技术，省去了ADC和DAC。每个采样值直接存储在片内单个EEPROM单元中，因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“金属声”。另外，ISD2560控制电平与TTL电平兼容，接口简单、使用方便。语音播报电路如图5所示。
图5 语音播报电路
软件设计
软件设计非常重要，它是系统的中枢，影响着整机性能的优劣。本超声波测距仪软件流程如图6所示。
图6 超声波测距软件流程
超声波倒车测距仪功能效果
1 温度补偿作用
超声波在空气中传播的速度受温度的影响很大，为了得到更精确的测量结果，本系统采用了温度补偿的方法。用高精度的温度传感器DS18B20测得环境温度，通过软件编程查表的方法得到超声波实际的传播速度，再由单片机计算出精确的距离。
2 测距大小及精度
通过实践验证，超声波测距达到8m，精确度达到0.01m。并且根据车后障碍物距离大小划分成“安全距离”、“保持距离”、“危险距离”三等级提示。
3 液晶显示功能
液晶12864在倒车测距语音系统中用于显示文字和相关信息。系统上电后在液晶上分行显示：第一行显示：倒车测距语音系统；第二行显示：离目标余：×点××米；第三行显示：状态：××距离；第四行显示：环境温度：××.××××C。（×为系统上电后自行测量得的数据，C为温度的符号）。这样显示使用户清楚的知道自己目前所处的位置和安全程度，从而知道如何下一步的操作。
4 语音播报提示
ISD2560是一个性价比较高的语音录放芯片，其可寻址录放功能是其他语音芯片无法比拟的。把要读的字连续的录于其中，要读测得的距离时，直接从语音段上把各个字取下来，然后进行播放，很好的实现了语音播报功能。
结束语
本系统解决了温度变化带来超声波测距精度不高以及距离不远等问题。此外，整机系统智能化，具有语音播报提示和液晶屏显示功能，体现人性化，使用起来非常方便。这一系统可以安装在各种汽车尾部，用于倒车监测车后障碍物情况，功能良好，效果显著。
蓝牙单芯片AS3801
2010-6-6 16:33:02 阅读135 评论0 62010/06 June6
| 蓝牙单芯片AS3801 简 介 |
| AS3801 OceanBlue?是一款整合2.4GHz收发器，GFSK、π/4-DQPSK、8DPSK调制解调器，基带处理和协议栈软件的蓝牙单芯片。AS3801是OceanBlue?家族的第二代产品，采用低功耗的CMOS技术，并为嵌入式移动设备应用进行优化，适用于手机、PDA、音频和计算机外围设备等应用。 AS3801符合蓝牙规范2.0+EDR版本，并向下兼容1.1和1.2版本，支持增强数据率(3Mbps)传输。 AS3801配备的标准软件包括通过USB和UART接口控制的至主机控制接口（HCI）的所有底层通信协议。 |
| 特 性 |
| |
| 应 用 |
| 移动电话 MP3/MP4/PMP 计算机及其外围设备 |
| 框 图 |
蓝牙单芯片在车载信息娱乐设备中的应用及开发(图)
2010-6-6 16:26:29 阅读105 评论0 62010/06 June6
| 蓝牙单芯片在车载信息娱乐设备中的应用及开发(图) |
| 作者：山东省汽车电子重点实验室 马建辉 南京工业大学土木工程学院 吕梦兴 哈尔滨威克科技 马共立 日期：2010-5-30 |
蓝牙单芯片领头芯片厂商CSR的Bluecore是目前普遍应用的蓝牙单芯片系列，在蓝牙耳机、蓝牙手机和免提装置等设备中应用广泛，也是很多蓝牙工程师的首选。笔者采用Bluecore5-MM（以下简称BC5）和Freescale的Coldfire架构的32位处理器MCF5251，开发了一款整合USB音乐播放、iPOD控制、蓝牙免提和流媒体音乐播放等功能的车载信息娱乐设备。下面，首先简要介绍设备硬件结构，然后从设备软件结构、BC5软件开发方式、内存和DSP的开发上详细讲一下开发中遇到的问题及解决方法。
硬件结构
图1为车载娱乐设备的硬件结构图，包括电源管理、音频输入输出及音源管理、处理器及其外围电路、USB接口及其供电保护、CAN接口等几个部分。
图1 车载娱乐设备硬件结构图
如图1所示，系统采用BC5-MM+32位外部嵌入式处理器的双处理器结构设计，蓝牙部分用BC5-MM实现。下面，首先介绍该芯片的关键特性，然后介绍其RF子系统的电路设计。其芯片特性如下：
(1)以单芯片的形式集成了蓝牙系统的射频和基带控制、RISC结构的16位MCU和性能高达64MIPS的Kalimba DSP。其中，MCU部分实现蓝牙协议栈和应用软件，DSP用于实现音频和语音处理以及流媒体音乐文件的编解码。
(2)具有独立的音频输入输出系统。
(3)无线发射功率达+8dBm，接受灵敏度-90dBm，无须外部放大器，只需印刷电路板天线便可满足蓝牙射频规范Class 2的要求，通信距离可达10m。
(4)具有USB、I2C、SPI、UART等多种接口，可以外接外部主控制器以实现复杂应用。其中，BC5-MM和主处理器通过UART进行通信，SPI接口用于BC5-MM程序的调试、下载以及关键PSKEY属性的设置。
蓝牙RF子系统设计如图2所示。由于BC5-MM内部集成了蓝牙射频和基带控制，所以只需外接滤波器和PCB天线便能实现RF子系统设计。滤波器选用插入损耗低、衰减特性高的蓝牙平衡滤波器DBF81F04，保证了蓝牙通信的可靠性；PCB天线采取F型天线，反馈点位置需要根据蓝牙2.4GHz的频率中心点确定。另外，在音频输入输出系统设计中需要注意的是音频输入有最大电压的要求，所以在外围麦克风输入电路设计时要注意选择电路放大参数以控制输入电压。
图2 RF子系统电路图
软件开发
图3所示为双处理器结构的车载信息娱乐设备的软件结构图。MCF5251端的软件设计不再赘述，BC5软件包括固件、操作系统、剖面和应用程序四个部分。固件的功能是和硬件连接，提供底层驱动的实现，包括蓝牙底层协议栈及片上各种外设，如IO、UART、Timer、ADC等的接口；操作系统Virtual Machine（VM）完成内存管理、任务调度和消息处理功能；剖面的功能是定义某类型设备应该包含的功能及其标准实现方式，保证设备间的互操作性。应用程序是在剖面和VM提供的一系列API上进行开发的，定义了任务和相应的消息，在VM的控制下采用消息队列机制异步发送消息进行通信，软件开发环境为Roadtunes-SDK。该SDK提供了完整的蓝牙协议栈和各种剖面的源代码，并提供了车载应用的软件解决方案。下面讲述下连接管理及内存问题和DSP开发中的关键技术。
图3 车载设备软件结构图
连接管理
笔者设计的车载信息娱乐设备需要实现免提通话、电话簿下载、流媒体音乐播放和音乐远程控制应用，每一种应用都是在相应的连接的基础上以相应剖面约定的方式进行的。其中，免提对应HFP剖面，电话簿下载对应PBAP，流媒体音乐播放对应A2DP，音乐远程控制对应AVRCP，合理管理这些连接至关重要。首先，对连接进行分类，HFP和A2DP为主要连接，PBAP是HFP的附属连接，AVRCP是A2DP的附属连接。当手机和设备建立了免提连接后，设备主动与手机建立PBAP连接，下载电话簿并通过UART送到主处理器去解析，当手机和设备建立了流媒体连接后，设备主动与手机建立AVRCP连接以实现流媒体音乐的远程控制。
系统在逻辑上是完全合理的，但发现此时死机的可能性很大。经分析，每一种连接建立后设备双方需要交互链路监控超时时间、低功耗设置、LMP版本信息、支持特性等其他信息，短时间内需要消耗相当大的内存，而PBAP电话簿下载和UART的传输也消耗相当大的内存，这样便造成BC5无法为相应的蓝牙消息分配内存。因为蓝牙设备的各种行为都有相应的消息序列和次序，一旦将中间某个环节丢掉，那么后续的行为也是不可控的，继续运行会造成程序的紊乱，这时复位是必需的选择。
BC5的MCU内存为48KB，被当前各个为其语音或数据分配的环形缓冲区和协议栈特定操作、剖面和应用程序所共享。因此，需要在软件开发上精心设计，并牺牲一定的速度性能才能保证程序不会因为内存不够而运行失败。
设计合理的连接管理方案如下：在A2DP连接完成5s后发起建立AVRCP连接，在HFP连接完成10s后发起建立PBAP连接，并保证不存在两个正在进行中的连接，即如果AVRCP连接还没有建立完成，当PBAP的建立时间到达时再推迟10s发起PBAP的连接，而且在刚建立PBAP连接时不马上进行电话簿下载这样需要大量内存的操作，这样便解决了该问题。
DSP的开发
BC5内置性能高达64MIPS的DSP，可以软件的方式完成两大功能即回声消除和流媒体音乐文件的解码。CSR为BC5的DSP提供了用于回声消除和噪声抑制的CVC，并提供了SBC和MP3的编解码实现，这些都为车载信息娱乐设备免提通话和流媒体音乐播放功能的实现提供了极大的便利。同时，笔者所设计的车载信息娱乐设备需要有对音频系统的自诊断功能，要求产生标准1kHz声音信号并对麦克风进行检测，这部分功能在BC5的DSP上实现。下面首先简要介绍DSP的特点及开发方式，然后介绍自诊断功能中麦克风检测的实现。
CSR为其DSP定义了Kalimba的类汇编开发语言，并提供了很多有用的算子，可以被开发者直接调用编程以实现自定义功能。DSP跟外设的接口只有PIO，它无法直接和UART、USB、CODEC或蓝牙数据链路接口，需要跟MCU一起完成具体应用。MCU和DSP之间基于中断以消息的方式进行交互，消息数据采用DSP和MCU的共享内存收发，MCU和DSP都有发送接收消息的相应机制。
麦克风检测需要对所产生的声音信号采样并运算处理。首先，MCU设置好麦克风ADC的采样率和增益，同时设置好ADC数据流与DSP输入端口的连接，DSP对输入的ADC数据进行FFT运算，然后将运算结果以long message的方式发送给MCU，在MCU中做后续处理。MCU的设置代码如下所示：
/*VM_PCM_INTERNAL_A means left adc and left dac*/
PcmRateAndRoute(0,PCM_NO_SYNC,8000,8000,VM_PCM_INTERNAL_A);
/* Set the gains on the codec */
CodecSetInputGainA(13);
/* plug Left ADC into port 0 */
StreamConnect(StreamPcmSource(0),StreamKalimbaSink(0));
StreamKalimbaSink(0)即为DSP的输入端口，它是一个先进先出的环形缓冲区，Kaimba提供了对它进行操作的算子，包括读数据、写数据、查询剩余空间和当前有效数据空间。对它进行操作前需要查询剩余空间和查询当前有效数据空间，这样才能保证所取的输入数据在时域上的连续性，操作后要更新读写指针，这样才能保证其后续操作的正确性。
FFT运算的输入实部即为麦克风采样数据，虚部为零，是占位运算，即运算结果的输出占用的是输入数据的地址空间。根据FFT原理，输入顺序时，输出逆序，输入逆序时输出顺序，这个逆序算法取决于FFT运算的点数，在这里选择128点运算。根据傅里叶变换原理，频率分辨率取决于运算点数和ADC的采样速率，计算公式如下：
Δf=fs/N=8000/128=62.5Hz
其逆序序列为0 64 32 96 16 80 48 112 8 72 40 104 24 88 56 120 4...
为了保证运算正确，需要进行多次运算，首先设置一定时器实时刷新FFT输入的实部数据，其次在每次FFT运算之前将虚部全部清零，将没有得到赋值的实部数据全部清零。定时器周期根据ADC的采样速率和运算点数决定，由于对FFT输入数据的补零操作不会影响运算结果和频率分辨率，所以在这里设定定时器周期为14ms，这样输入数据不会溢出。
运算完成后需要对实部和虚部进行求模运算，按照以上的逆序输出，判断峰值是不是出现在1kHz处即第56个点，是则麦克风工作正常，否则工作不正常。
结语
笔者采用BC5和MCF5251设计实现了车载信息娱乐设备，该设备运行稳定可靠，具有很高的实用价值。本文论述了BC5的应用开发经验和关键技术，有助于采用BC5进行开发的蓝牙工程师同仁加深对其设计开发的理解。
集成温度传感器LM94022及其应用(图)
2010-6-6 16:07:17 阅读87 评论0 62010/06 June6
| 集成温度传感器LM94022及其应用(图) |
| 作者：北京航空航天大学 方佩敏 |
管脚排列与功能
LM94022的管脚排列如图1所示，各管脚功能如表1所示。
图1 LM94022管脚排列
表1 LM94022管脚功能
灵敏度选择端GS0及GS1
LM94022根据GS0、GS1被施加的不同电平有4种灵敏度供用户选择，如表2所示。用户可根据测温的范围及接口电路的工作电压的条件来合理选择。灵敏度由GS0及GS1的电平确定：高电平要求大于（VDD-0.5V）；低电平要求小于0.5V。
表2 LM94022提供的4种灵敏度（典型值）
LM94022的输出特性
LM94022的输出特性如图2所示，这是测量温度与输出电压在不同灵敏度时的特性。由于输出电压随温度升高而下降，其灵敏度为负值。在VDD为5V时，不同灵敏度的几个特定温度值时的输出电压如表3所示（典型值）。
图2 LM94022的输出特性
表3 VDD为5V，TA为25℃时的输出电压值
从图2可看出，其线性度极好，这是线性化后的特性。按表3的数据计算出的灵敏度值与表2给出的典型灵敏度有一些差值。例如，在GS=00时，-25℃时的输出电压为1168mV，-50℃时的输出电压为1299mV，则其平均灵敏度为-5.24mV/℃；50℃时的输出电压为760mV，75℃时的输出电压为619mV，则其平均灵敏度为5.64mV/℃。表2中GS=00时，灵敏度为-5.5mV/℃。
基本应用电路
图3是LM94022的基本应用电路。在此电路中，GS0、GS1都接地（低电平），所以灵敏度选择的是-5.5mV/℃。LM94022一般用作精度要求不高的温度测量及控制，其输出端往往与比较器或微控制器等接口。 若温度传感器与控制电路距离较远时，连接线应采用屏蔽线。
图3 LM94022的基本应用电路
接电容负载的电路如图4及图5所示。图4与图5的差别是负载电容容量不同：当负载电容CLOAD<1100pF时，用图4电路，当CLOAD>1100pF时，用图5电路。图5中RS值与CLOAD大小有关，如表4所示。图4及图5中均未画出确定灵敏度的GS0及GS1端的连接。
图4 接电容负载的电路图（CLOAD<1100pF）
图5 接电容负载的电路图（CLOAD >1100pF）
表4 CLOAD值与RS的关系
当LM94022直接与ADC（或微处理器中的ADC）接口时，开始工作时，LM94022的推挽输出端能向ADC中的Cin充电，如图6所示。
图6 LM94022与ADC接口电路图
应用电路举例
1 增加关闭控制功能的电路
LM94022是低功耗器件，为实现多路温度测量，可采用关闭控制，在断开VDD时，OUT端呈高阻抗。可以在LM94022的VDD端接一个反相器（见图7）或接一个两输入与门来实现关闭（见图8）。两者的区别是，前者施加高电平时实现关闭；后者是施加低电平时实现关闭。
图7 LM94022接反相器实现关闭功能
图8 LM94022接两输入与门实现关闭功能
图9 数字温度计电路
2 数字显示温度计
图9是一种数字温度计，其测量温度范围-40～+125℃。LM94022检测的温度转换成模拟信号电压输出，其输出电压直接与带有ADC的微处理器接口，往ADC变换后的数字信号由微处理器进行处理后转换成相应的七段码，送温度显示（数码管），若采用微处理器对传感器作软件线性补偿，可提高测温精度。数字键出可输入报警温度给微处理器，若检测到的温度超过报警温度时，微处理器输出信号，使报警电路发出声、光报警。微处理器的I/O口还可输出开关控制信号，对温度实现简单的开关控制（这部分在图9中未画出）。
图10 简易的超过阈值温度报警电路
3 简易的超过阈值温度报警电路
图10是一种简易的超过阈值温度报警电路。该电路由温度传感器、比较器、4.1V基准电压源、三极管、蜂鸣器及电阻R1～R5等组成。
电路的工作原理：若LM94022温度传感器的灵敏度已设定，则设定的阈值温度TTH对应的电压值VT可以从图2（或表3）中求出。若先不考虑产生滞后作用的R3的影响，则可以根据已知的VT值求出R1、R2值（在先确定R1值后求出R2值），VT=4.1V×R2/（R1+R2）。
为防止温度在阈值温度附近因传感器输出信号中存在噪声电压影响而使比较器输出产生振荡，在比较器电路中加了一个正反馈电阻R3，则产生一滞后电压VHYS，并且VT值也受R3的影响成为VT2，改进的超过阈值温度报警电路温度特性和输出波形如图11所示。
图11 温度特性和输出波形图
VHYS=VT2-VT1，其中VT1、VT2可按下式求出。
VT2=4.1V×R2/（R1+R2//R3）
VT1=4.1V×R2/（R2+R1//R3）
上式中4.1V是基准电压值。为减小R3对VT值的影响，一般R3取值较大（如470kΩ～2MΩ）。
基准电压4.1V经R1、R2分压后的电压VT2加在比较器同相端，LM94022测量温度输出的电压VTEMP加在比较器反相端。一旦VTEMP<VT2，则比较器输出VOUT由低电平跳变到高电平，如图11所示，VT导通使蜂鸣器发出报警声。当温度降到（VT2-VHYS）时，比较器输出VOUT才由高电平跳变到低电平，报警声停止。
4 简易的温度控制电路
若要控制图10中的温度TTH基本保持稳定（约有±3～±5℃变化），可采用图12的电路对TTH实现自动控制。当温度超过TTH时，比较器的VOUT输出高电平，经反相器后输出低电平，N沟道MOSFET截止，加热器停止加热；当温度降到（TTH-THYS）时，VOUT由高电平跳变到低电平，N沟道MOSFET导通，加热器又加热，使温度上升。这样温度在TTH上下波浪式变动。
图12 简易的温度控制电路
应用注意事项
应用LM94022的设计注意事项如下。
● 为保证传感器输出电压精度，VDD取值为VDD=VOUT+1V；
● 设计时应尽可能取大的灵敏度，以减少噪声对输出信号电压的影响；
● 为减少噪声影响，可在LM94022输出端加一个高频旁路电容器；
● 当传感器与接口电路之间连接较长时，连接线应采用屏蔽线。
基于ATMEGA16的电热锅炉温度控制器的开发研制(图)
2010-6-6 16:04:30 阅读125 评论0 62010/06 June6
基于ATMEGA16的电热锅炉温度控制器的开发研制(图) 作者：西南科技大学信息工程学院 张春峰 邹新杰 余张国
引言
电热锅炉是可将电能直接转化成热能，具有热效率高、体积小、无污染、噪声小、运行安全可靠、供热稳定、自动化程度高等优点，是理想的节能环保型的供暖设备。
本控制器主要针对过程控制实验室的控制装置而设计的，对浙大中控的AE2000B过程控制实验装置中电热锅炉的温度进行控制、显示，具有手动、自动功能，带有漏电、超温、超压及缺水保护和报警系统。
智能仪表的研制开发
智能仪表是以单片机为核心的仪表，其设计要点大致有两点，即模块化设计和模块的连接。
● 模块化设计
依据仪表的功能、精度要求等，自上而下按仪表功能层次把硬件和软件分成若干个模块，分别进行设计与调试，然后把它们连接起来，进行总调，这是设计仪表最基本的思想。
硬件部分包括主机电路、过程输入/输出通道(模拟量输入/输出通道和开关量输入/输出通道)、人机联系部件和接口电路以及串行数据通信接口等。软件部分包括监控程序(包括初始化、键盘和显示管理、中断管理、时钟管理、自诊断等)，中断处理程序以及各种测量(数字滤波、标度变换、非线性校正等)和控制算法等功能模块。模块化设计的优点是：无论是硬件还是软件，每个模块都相对独立，故能独立地进行研制和修改，使复杂的研制工作得到简化，从而提高工作教益和研制速度。
● 模块的连接
上述各种软、硬件研制、调试之后还需要将它们按一定的方式连接起来，才能构成完整的仪表,以实现数据采集、传输、处理和输出等各项功能。为实现既定的各种功能，软件模块的连接一般是通过监控主程序调用各种功能模块，或采用中断的方法实时地执行相应的服务模块来实现的。
硬件模块连接方法有两种：一种是以主机模块为核心，通过设计者自行定义的内部总线(数据总线、地址总线和控制总线)连接其他模块；另一种是用标准总线连接其他模块，这种方式可选择标准化、模块化的典型电路，使配接灵活、方便。
图1 智能控制器硬件系统原理图
温度控制器硬件的开发
● 单片机的选择
选用高性能、低功耗的8位ATMEGA16单片机，它具有如下特点：16KB的系统内可编程Flash(具有同时读写的能力，即RWW)；512B EEPROM；1KB SRAM；32个通用I/O口线；32个通用工作寄存器；3个具有比较模式的灵活的定时器/计数器(T/C)；可编程串行接口；低功耗空闲和掉电方式等。ATMEGA16的主电路如图2所示。
图2 ATMEGA16电路图
● 外部设备的选择
一台智能仪表往往需要有多种外部设备。根据功能模块划分，外部设备通常指过程输入／输出通道、人机接口(键盘、显示器、连接电路)等。
(1)模拟量输入通道
A／D转换器采用MEGA16芯片上的5～8路10位AD转换。ATmega16有一个10位的逐次逼近型ADC。ADC与一个8通道的模拟多路复用器连接，能对来自端口A的8路单端输入电压进行采样。单端电压输入以0V(GND)为基准。器件还支持16路差分电压输入组合。两路差分输入(ADC1、ADC0与ADC3、ADC2)有可编程增益级，在A/D转换前给差分输入电压提供0dB(1x)、20dB(10x)或46dB(200x)的放大级。七路差分模拟输入通道共享一个通用负端(ADC1)，而其他任何ADC输入可作为正输入端。ADC包括一个采样保持电路，以确保在转换过程中输入到ADC的电压保持恒定。
(2)开关量输出通道
在测控系统中，被控设备的驱动常常采用模拟量输出驱动和数字量(开关量)输出驱动两种方式。前者由于其输出受模拟器件的信号漂移等影响，很难达到较高的控制精度。随着电子技术的迅速发展，特别是单片机进入测控领域后，数字量输出控制的应用日益广泛。精度控制上，开关量输出控制比模拟输出控制高。利用开关量输出控制往往无须改动硬件，而只需改变程序就可用于不同的控制场合。
本设计采用开关量输出，并提供2种输出方式由用户选择： 继电器控制输出(AC 220V／3A，DC 24V／5A)阻性负载；SCR(可控硅)输出400V／0.5A。PWM输出电路如图3所示。
图3 PWM电路输出电路
(3)数码显示电路
显示屏驱动电路的主要作用是接受来自控制系统的数字信号，将发光二极管点亮，实现在LED显示屏上的信息的显示。在显示电路中采用双4位LED显示，测量值和目标值同时显示，LED显示屏使用的驱动电路是基于通用型集成电路移位寄存器74HC595和6B595来设计的，如图4所示。
图4 数码显示电路
(4)键盘输入电路
键盘输入的功能主要包括设定温度、在LED显示中进行显示实际温度和显示工作时间这两者循环显示的时候进行选择。同时考虑避免误操作而引起的设定温度的改变，所以系统专门增加一个确定键。因此该系统具有4个按键：模式选择、增加按钮、减少按钮及确定按钮。电路如图5所示。
图5 键盘输入电路
（5)通信接口电路
通信传输采用标准的RS485或RS232计算机数据串行通信方式，通过串口按一定的通信协议接收来自计算机串口RS232的信号，经过处理后按一定的规律传送到显示屏上显示。通信接口电路如图6所示。
图6 通信接口电路
系统软件研制
系统软件主要采用了PID控制实现，全部软件都是用C语言编写的，软件流程图如图7，由一些功能模块组成。
图7 主程序
初始化模块完成I/O的设置、数据存储器分配(包括A/D采样的结果、输入按键的键码、程序标志等) 、定时器、A/ D的设置并开中断；循环扫描模块检测是否有键盘输入、A/D转换完成否、是否定时中断等判别任务。若有则转跳至相应的子程序或中断程序；中断处理模块依据状态完成定时计数、A/D采样、键盘扫描等任务；显示驱动模块依据状态完成温度或系数的显示；键盘处理模块检测键码并进入相应处理程序；定时中断模块完成定时计数，定时间隔约为1s，为系数的设置提供数码；温度控制模块依据测得的数据和预置数的差确定控制信号的输出。
在实验装置中的应用
用ATMEGA16单片机实现的智能温度控制器，主要有如下功能：
(1)能对电热锅炉进行升温、恒温的控制；
(2)系统能方便地设定指定温度和恒温时间。系统工作时能循环显示工作时间、实际锅炉温度，给定温度，可随时进入或退出系统；
(3)系统应具有温度超限、防干烧报警功能，当延迟1分钟后，则自动断电退出工作状态；
(4)系统应具有二位式控制和PID控制功能，系统应具有与PC机的通信功能；
(5)系统应具有较强的抗干扰能力。
将研发的智能温度控制器应用于浙大中控的AE2000B型过程控制实验装置中，具有稳定性好、精度高、抗干扰能力强等特点，满足实验所需的各项指标的要求，达到了预期的效果。
结束语
通过实践运行表明，所设计的系统能够可靠、稳定、无扰动地完成手动、自动切换的功能，并且在系统出现超温、超压、缺水以及漏电等紧急情况时能报警并自动切断系统。以PID算法为核心的控制器能很好地满足系统的稳定性和精度要求，并且具有开发周期短、成本低、性能高、功能易扩大的优点。
http://www.epc.com.cn/magzine/20070101/8263.asp
采用单片机设计温湿度控制仪(图)
2010-6-6 16:02:20 阅读140 评论0 62010/06 June6
采用单片机设计温湿度控制仪(图)
在某些行业中对温湿度的要求较高，特别是在电力系统中，由于温度过高、过低引起的元件失效或由于湿度过高而引起的爬电、闪络事故时有发生。为了避免这些故障，需要在电力设备柜体内安装控温、除湿设备。采用单片机开发的的温湿度控制仪功能齐全、操作简便，特别适用于对温湿度控制要求较高的继电保护柜、仪表箱、计量柜等设备。主要技术指标如下。
温度指示：-30℃～120℃，精度±1℃；
湿度指示：(0～100)%RH，精度±5%RH；
加热器启动条件：温度显示值≤低温加热下限T1_L时，或湿度显示值≥过湿加热整定值上限H_H时；
加热器退出条件：温度显示值≥低温加热上限T1_H与湿度显示值≤过湿加热整定值下限H_L都满足时；
排风扇启动条件：温度显示值≥排风降温整定值上限T2_H时；
排风扇停止条件：温度显示值≤排风降温整定值下限T2_L时；
继电器触点容量：AC220V/10A。
图１：温湿度控制仪硬件结构图
硬件设计
本系统硬件结构如图1所示，整个系统的核心采用与MCS-51完全兼容的GMS97C2051单片机，20脚封装，减少了P0口和P2口，其他配置与性能不变，OTP器件降低了硬件成本。
系统中使用美国IMP公司的单片机系统监控电路IMP813L，以防程序跑飞。如果WDI不处于浮空状态，在1.6秒内GMS97C2051不触发看门狗输入WDI，就说明程序已经紊乱，看门狗输出端将输出低电平到手动复位端，使复位输出端发出复位信号，使GMS97C2051可靠复位。
显示电路采用带有高速串行接口的8位LED控制驱动器PS7219。PS7219是高性能、低价格的多位LED显示驱动器，完全兼容MAX7219，并增添了位闪等功能。其接口采用流行的同步串行外设接口SPI，可与任何一种单片机方便接口，并可同时驱动8位LED。PS7219内部有15×8 RAM功能控制寄存器，可方便寻址、对每位数字可单独控制、刷新，不需重写整个显示器，显示亮度可数字控制，每位都有闪烁使能控制位。PS7219的这些特点，既节省了I/O口，又方便了编程。
A/D转换器采用8位串行控制模数转换器TLC0834。TLC0834是低价格8位逐次逼近型A/D转换器，其多路器可用软件配置为单端或差分输入，也可配置为伪差分输入，基准电压的大小可调，在全8位分辨率下允许任意小的模拟电压编程间隔。
湿敏传感器采用电容式湿敏元件HS1101。HS1101有响应快、线性度高、高可靠性和常时间稳定性、常时间饱和下快速脱湿等优点。IC1-a与R1、R2、C1组成一个多谐振荡器，其振荡频率f=1.44/(R1+2R2)C1，图示参数振荡频率约为50Hz(T=20ms)，其振荡脉冲作为可变脉冲发生器提供触发脉冲。图1中右侧的单稳态触发器由IC1-b、R3以及HS1101组成，输出脉宽取决于充电时间常数RC，即t=1.1R3(C2+CX)，此输出脉冲经平滑滤波器R4、C3滤波后，经IC3(OP07)直流放大后输入到TLC0834的模拟电压输入端。其中，RP1用来调零，RP2用来调满刻度。
温度传感器采用MF58型热敏电阻，本系统的测量范围为：-30～120℃，对应的电阻值范围为：60.0256～0.2760kΩ。因MF58的阻值变化足以为TLC0834提供0～2.5V的模拟电压，所以LM358接成电压跟随器的形式。TLC0834可由软件配置为差分或单端输入，对于温度采样用差分输入方式，RP3用来调零，RP4用来调满刻度。
本系统中设立3个按键，分别是功能键、加1及减1键，用来设定温湿度的上下限。功能键是多功能键，依照按下的次数执行相应的功能。当功能键第一次被按下，数码管显示调整低温加热下限符号并显示低温加热下限的值，按加1减1使值符合要求后，再按下功能键则数码管显示调整低温加热上限符号并显示低温加热上限的值，按加1减1使值符合要求，这样依次类推，设定完最后一个参数后，再按一次功能键则完成参数整定进入测控状态。
软件编程
控制仪的软件由主程序和T0中断处理程序组成，其中主程序框图如图2所示，T0中断处理程序如图3所示。
系统中，设定定时器T0为工作方式1，定时周期为125ms，8次定时器中断为1秒。为了提高抗干扰性能，采用滑动平均滤波算法，即只采样一次，将这一次采样值和过去的若干次采样值一起求平均，得到的有效采样值即可投入使用。
本系统中采用两个环形队列，每次中断采样一次温湿度的值，分别放入环形队列中，
每存入一个新数据便自动冲去一个旧数据。环形队列的地址为30H～3FH共16个单元，温湿度数据各占8个单元。为了有效防止显示闪烁现象，每秒钟进行一次数据处理(8个数据求和再除以8)，处理后的数据换算成温湿度的值送显示缓存并申请显示，同时进行监控处理，符合加热器加热停止条件或排分扇启动停止条件的，要进行相应的处理。
由于系统中有看门狗电路，所以在编程时要特别注意，传统的等待按键释放的方法容易造成看门狗电路输出复位信号。解决方法是，在主程序中，当检测到有键按下后置键按下标志位，在主程序的循环中则反复判断键按下标志位是否被清零，如果被清零则说明键已释放，然后才能进行下一轮的键盘按下判断。在T0中断处理程序中，每次中断均要检测键是否按下。若无键按下，有两种情况，一是系统中无键按下(此时键按下标志为0)，处于监控状态；二是键按下释放后的情况(此时键按下标志为1)，这时要清键按下标志，以便主程序中进行下一轮的键按下检测。这样既可以保证当键按下后不论按下多长时间只响应一次，又可以保证不使看门狗电路输出复位信号。
结语
用单片机为核心开发的温湿度控制仪小巧美观，安装、使用方便，性能稳定可靠，不仅可用于电力部门，对温湿度要求较高的库房、粮仓等场所也十分适用。