家庭電路設(shè)計(jì)原理精選(九篇)
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第1篇：家庭電路設(shè)計(jì)原理范文
關(guān)鍵詞：UDF；DVD；系統(tǒng)設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào)：TN946.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
1概述
近年來(lái)，隨著第二代可重記錄、可重寫入、大容量碟片的發(fā)展，傳統(tǒng)的適應(yīng)第一代的文件系統(tǒng)ISO-9660越來(lái)越顯得不適應(yīng)新一代的碟片發(fā)展趨勢(shì)以及電腦業(yè)與娛樂(lè)工業(yè)（如DVD行業(yè)）的發(fā)展。因此一些企業(yè)開發(fā)自己的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)完成對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)、存儲(chǔ)和散布，這樣一來(lái)使得從一種格式向另一種格式傳遞數(shù)據(jù)就顯得很困難。UDF支持大容量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、可以節(jié)省文件的存儲(chǔ)空間、支持UniCode character、支持長(zhǎng)文件名、具有更好的數(shù)據(jù)交互性等特點(diǎn)。將UDF技術(shù)要用到DVD系統(tǒng)中被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)家庭娛樂(lè)與PC之間一體化的最有效方式。因此，本文以凌陽(yáng)SPHE 8203H微處理器為核心設(shè)計(jì)了基于UDF的DVD系統(tǒng)，促進(jìn)家庭娛樂(lè)系統(tǒng)與PC機(jī)的一體化發(fā)展。
2 DVD系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)
本DVD系統(tǒng)包含了微處理器（凌陽(yáng)的SPHE 8203H）、Flash、SDRAM、Loader以及音視頻接口等。在設(shè)計(jì)中，電源使用了一般DVD機(jī)的供電模塊，接入220V交流電源，經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換，可以同時(shí)為CPU、Loader以及音頻模塊提供1.8V、5V以及12V電壓。微處理器通過(guò)伺服模塊與碟片進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，讀取其中的信息并將其播放出來(lái)，DVD系統(tǒng)的整體框圖如圖1所示。
3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
3.1 微處理器電路的設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)采用凌陽(yáng)SPHE 8203H作為系統(tǒng)微處理器，此款芯片共有126Pin，集成度高，功能齊全，擴(kuò)展性好，支持USB2.0、支持Card、支持CD Ripping、支持文件拷貝、支持DVB、支持5.1聲道、支持HDMI等。
3.2 電源電路設(shè)計(jì)
電源采用的是DVD機(jī)的供電設(shè)備，輸入標(biāo)準(zhǔn)的220V市電，輸出±12V和+5V直流電壓，經(jīng)過(guò)AMS1085電源芯片，電平轉(zhuǎn)換后，輸出給系統(tǒng)中的微處理器、SDRAM、FLASH模塊上所需的1.8V和3.3V電源，其中±12V輸出給音頻電路部分使用。
3.3 Memory模塊電路設(shè)計(jì)
本DVD系統(tǒng)中，由于程序的總體比較大，處理的信息較多，因此在主IC加入Flash，用來(lái)存儲(chǔ)程序和一些信息。為了使系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)能夠更快速、實(shí)時(shí)性更高，我們加入了一塊SDRAM芯片。
3.4 視頻模塊電路設(shè)計(jì)
系統(tǒng)中，由于對(duì)視頻的解碼部分以內(nèi)嵌至微處理器中，因此視頻電路主要是控制硬件的工作方式（半電流還是全電流模式）和視頻濾波的作用。
4 UDF模塊程序設(shè)計(jì)
本DVD系統(tǒng)平臺(tái)所使用的程序是單線程的，系統(tǒng)在狀態(tài)機(jī)的模式下運(yùn)行，通過(guò)polling（）函數(shù)檢測(cè)狀態(tài)的改變，然后將系統(tǒng)的狀態(tài)變量更改為當(dāng)前狀態(tài)，然后進(jìn)入當(dāng)前狀態(tài)的循環(huán)，等待系統(tǒng)狀態(tài)的再次改變。系統(tǒng)的整體框架如圖2所示。
5 系統(tǒng)搭建與調(diào)試
5.1 系統(tǒng)搭建
本DVD系統(tǒng)平臺(tái)主要由DVD系統(tǒng)板、電源、Loader、TD小板構(gòu)成，通過(guò)排線和扁排線鏈接，通過(guò)TD小板與PC機(jī)相連，可用于程序的下載和串口調(diào)試。將各個(gè)模塊通過(guò)銅柱和螺絲固定在一塊塑料板上，防止期間的短路并且方面測(cè)試等操作。在調(diào)試時(shí)還需要一臺(tái)電視機(jī)和PC機(jī)，如圖3所示。
5.2 系統(tǒng)調(diào)試
將里面已經(jīng)燒有程序的Flash放入搭建好的系統(tǒng)平臺(tái)，上電運(yùn)行，看是否會(huì)出現(xiàn)開機(jī)Logo，若出現(xiàn)，則說(shuō)明系統(tǒng)工作正常，否則要檢查Flash和SDRAM兩部分電路是否有問(wèn)題。經(jīng)測(cè)試，系統(tǒng)可以正常工作。
結(jié)語(yǔ)
本文詳細(xì)介紹了以凌陽(yáng)SPHE 8203H微處理器為核心的系統(tǒng)硬件平臺(tái)的搭建過(guò)程和一些具體指標(biāo)的測(cè)試，介紹了UDF在DVD系統(tǒng)中的程序設(shè)計(jì)流程和具體實(shí)現(xiàn)，以及系統(tǒng)調(diào)試。測(cè)試顯示該系統(tǒng)具有支持大容量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、更好的數(shù)據(jù)交互性等特點(diǎn)，促進(jìn)家庭娛樂(lè)系統(tǒng)與PC機(jī)的一體化發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
第2篇：家庭電路設(shè)計(jì)原理范文
關(guān)鍵詞:紅外遙控; 功能復(fù)用; 軟件解碼; 開關(guān)控制
中圖分類號(hào):TP29文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):1004-373X(2010)15-0163-03
Principle and Design of Intelligent Infrared Teleswitch
XIANG Yan1, YU Bing-xiong2, La Li-yi3
(1. Guandong Institute of Science and Technology, Zhuhai 519090, China;
2. School of Phiysics & Telecommunication Engineering, South China Normal University, Guangzhou 510006, China;
3. Raoping Gongtian Vocational School, Chaozhou 515700, China)
Abstract: The principle and design of an intelligent infrared teleswitch are introduced. The teleswitch is designed on the basis of AVR signal chip computer, can identify and remember the infrared signal coding emitted by the common remote controller, and can compare the received infrared signal with the data stored in the E2PROM by the single chip microcomputer to achieve the control of the on-off of the teleswitch and the multiplexing function of the controller. The system using the capacitance step-down DC power has the quality of simple structure, small size, light weight, and is safe and reliable for the household appliances.
Keywords: infrared teleswitch; function multiplex; software decoding; switch control
0 引 言
紅外遙控是當(dāng)前使用最為廣泛的通信和控制手段之一,由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高及成本低等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于家電產(chǎn)品、工業(yè)控制和智能儀器系統(tǒng)中[1]。然而市場(chǎng)上的絕大部分遙控器都是針對(duì)各自特定的遙控對(duì)象設(shè)計(jì)的,不能直接應(yīng)用于通用的智能儀器研發(fā)及其更一般的控制場(chǎng)合[1-3]。通常情況下,一般家庭所使用的電視機(jī)、空調(diào)、VCD/DVD等家用電器都使用了紅外遙控器,而這些紅外遙控器都是針對(duì)各自產(chǎn)品所設(shè)計(jì)的,從而導(dǎo)致了一般家庭中擁有數(shù)個(gè)遙控器,那么,能否將這些遙控器的功能進(jìn)行復(fù)用,進(jìn)而減少遙控器的數(shù)量,使遙控器的功能更加強(qiáng)大,就顯得十分必要了。
電源開關(guān)廣泛應(yīng)用于家庭、工廠、倉(cāng)庫(kù)、以及辦公室等場(chǎng)所。傳統(tǒng)的機(jī)械式電源開關(guān)存在接觸電阻大、易磨損、可靠性低以及壽命短等缺點(diǎn)[4],特別是當(dāng)家用電器的遙控器繁多的情況下,如果能借助這些遙控器設(shè)計(jì)開關(guān)用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械式電源開關(guān),不僅節(jié)約了成本,而且操作方便。使用電視機(jī)等家用電器的遙控器實(shí)現(xiàn)開關(guān)操作,安裝和代換都很方便,可以用它代換家居中非常普及的墻壁開關(guān),從而提高遙控器在家電領(lǐng)域的實(shí)用價(jià)值。
1 工作原理
智能紅外遙控開關(guān)主要由紅外接收、放大整形、微控制器、開關(guān)控制以及降壓電源等模塊組成,其原理框圖如圖1所示。
圖1 原理框圖
智能紅外遙控開關(guān)的功能是將常見家用電器的遙控器,如電視機(jī)、VCD/DVD等,由用戶任意指定一個(gè)按鍵作為這個(gè)紅外遙控開關(guān)的控制鍵。使用時(shí),用戶按下智能紅外遙控開關(guān)的“學(xué)習(xí)”按鍵,然后再對(duì)準(zhǔn)遙控開關(guān)的紅外接收頭按下遙控器上指定的這個(gè)開關(guān)控制按鍵,遙控器發(fā)出的紅外編碼信號(hào)經(jīng)過(guò)紅外接收頭接收后,再經(jīng)過(guò)放大整形,輸入到微控制器,微控制器通過(guò)內(nèi)置的E2PROM記住遙控器這個(gè)指定按鍵的編碼。那么,用戶下次使用時(shí),當(dāng)按下遙控器這個(gè)指定按鍵后,其發(fā)出的紅外編碼信號(hào)同樣經(jīng)過(guò)紅外接收頭,放大整形后輸入到微控制器,由微控制器發(fā)出控制信號(hào)控制開關(guān)控制模塊里面繼電器的導(dǎo)通與斷開,進(jìn)而控制輸出電壓的通斷。
為了保證對(duì)各種用電器實(shí)現(xiàn)遙控開關(guān)控制,那么控制信號(hào)就一定要穩(wěn)定、安全。為此,在傳輸過(guò)程中要使各模塊間的通信信號(hào)足夠強(qiáng),這就要求電路的電源能夠獨(dú)立給電路各部分供電。因此,紅外遙控開關(guān)還必須擁有降壓電源模塊。
2 電路設(shè)計(jì)
硬件電路設(shè)計(jì)包括電源電路的設(shè)計(jì)和解碼電路的設(shè)計(jì)兩部分。電源電路是為解碼電路提供電源而設(shè)計(jì)的,除了要求電壓穩(wěn)定外,還要求其體積小,成本低。解碼電路要求能對(duì)紅外編碼進(jìn)行可靠地接收,同時(shí)要能夠穩(wěn)定地控制繼電器的開關(guān)。
2.1 電源設(shè)計(jì)
考慮到解碼電路的功耗很小,所以電源的設(shè)計(jì)采用電容降壓式電源。它比變壓器電源和開關(guān)電源的設(shè)計(jì)要簡(jiǎn)單得多,而且體積小、成本低,適合作為遙控開關(guān)的電源。電源設(shè)計(jì)的原理圖如圖2所示。MC2為降壓電容器,D1為半波整流二極管,D2在市電的負(fù)半周時(shí)給MC2提供放電回路,ZD1是5.1 V穩(wěn)壓二極管,R1為關(guān)斷電源后MC2的電荷泄放電阻。
圖2 電源電路
電容降壓式電源是利用電容在一定的交流信號(hào)頻率下產(chǎn)生的容抗來(lái)限制最大工作電流。當(dāng)交流電壓為220 V,頻率為50 Hz的工作條件下,電容器MC2在電路中的容抗XC(單位:Ω)為:
XC=12πfC=12×3.14×50×1×10-6=3 18471
流過(guò)電容器MC2的充電電流IC(單位:mA)為:
IC=UXC=2203 18471=69.08
第3篇：家庭電路設(shè)計(jì)原理范文
（延安大學(xué)物電學(xué)院，陜西延安716000）
摘要：采用NE555 定時(shí)器設(shè)計(jì)一種自動(dòng)晾衣桿控制電路，其利用光傳感器或溫度傳感器將天氣變化的狀態(tài)輸入NE555內(nèi)，通過(guò)NE555內(nèi)部的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器動(dòng)作來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)（即上升）或反轉(zhuǎn)（下降）；利用光敏三極管將光照強(qiáng)度控制輸入，從而控制三極管的導(dǎo)通或截止，以此來(lái)驅(qū)動(dòng)外部機(jī)械裝置，實(shí)現(xiàn)收衣服和晾衣服的功能。該自動(dòng)晾衣桿的電路設(shè)計(jì)具有成本低、反應(yīng)快、能耗小、壽命長(zhǎng)、可靠性好等特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞 ：NE555；自動(dòng)晾衣桿；時(shí)基電路；光敏三極管
中圖分類號(hào)：TN702?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004?373X（2015）20?0104?03
Design of clothes?aired pole system based on time?base circuitSHI Yanmei
（College of Physics & Electronic Information，Yan’an University，Yan’an 716000，China）
Abstract：A control circuit of automatic clothes?aired pole was designed by adopting NE555 timer. The state of weatherchanges is input into NE555 by opto?sensor or temperature sensor. The foreward rotation（up） or reversion rotation（down）ofthe motor is controlled by the action of monostable trigger inside the NE555. The input is controlled by illumination intensity ofthe phototriode，and so the breakover or cut?off of the triode is controlled for driving the external mechanical device and achievethe functions of clothes collection or clothes hanging . The circuit design of this automatic clothes?aired pole has the characteris?tics of low cost，quick reaction，low energy consumption，long lifetime and high reliability.
Keywords：NE555；automatic clothes?aired pole； time base circuit；photo transister
0 引言
晾衣桿，從遠(yuǎn)古時(shí)期就一直存在，遠(yuǎn)古時(shí)期的人們將晾曬的東西，直接就掛在樹枝上，這就是最早時(shí)期的“晾衣”。隨著時(shí)間的推移，人類不斷文明，發(fā)展。近代的人們就地取材，一般是用繩子、木棍或竹竿簡(jiǎn)單的搭起來(lái)，便成了簡(jiǎn)單的晾衣桿。這種傳統(tǒng)的晾衣方式其弊端是不方便、占用的空間比較大，即不美觀又不實(shí)用。20世紀(jì)80年代不銹鋼的出現(xiàn)，不銹鋼管材料出眾的性能和漂亮的外觀人們紛紛淘汰了簡(jiǎn)易晾衣桿，在陽(yáng)臺(tái)上安裝了由不銹鋼焊接成的固定晾衣桿。由于需要焊接和切割，一般的家庭都沒(méi)有這些設(shè)備，80年代后期就有小作坊在生產(chǎn)不銹鋼晾衣桿。90年代我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市建設(shè)如火如荼的進(jìn)行著，高樓大廈如雨后春筍般的涌出，晾衣桿的需求量也不斷的加大，再加上人們對(duì)環(huán)境要求的不斷提高，有些小作坊生產(chǎn)廠家們開始加大投資，引進(jìn)新型材料自己研發(fā)設(shè)計(jì)，生產(chǎn)出自動(dòng)升降晾衣桿。自動(dòng)升降晾衣桿方便，美觀、人性化，性能優(yōu)越，價(jià)格又大眾化。2000年后期，市場(chǎng)開始有了比較高端的智能電動(dòng)晾衣桿，可遙控，有帶烘干功能，甚至帶有紫外線殺菌功能。而自動(dòng)晾衣桿與其他智能家居產(chǎn)品配套使用，更可以體會(huì)現(xiàn)當(dāng)今生活的快捷方便，使得社會(huì)各成員都切實(shí)感受到科技帶來(lái)的生活新體驗(yàn)。
在21 世紀(jì)的今天，晾衣桿成為生活中的必須品，廣泛的應(yīng)用于學(xué)校、家庭、賓館等；隨著人們的物質(zhì)水平的提高，人們對(duì)晾衣桿的要求也越來(lái)越高，從而自動(dòng)晾衣桿也應(yīng)運(yùn)而生，智能化、自動(dòng)化等電器設(shè)備正在人們生活中占據(jù)越來(lái)越重要的地位；
“晾衣桿”通常分為手動(dòng)、電動(dòng)兩種[1]。手動(dòng)較為普及，電動(dòng)還未普及推廣。高端的智能電動(dòng)晾衣桿一般采用單片機(jī)控制，由于技術(shù)和價(jià)格關(guān)系，在市場(chǎng)占有率比較低，目前還沒(méi)有新的晾衣桿能撼動(dòng)自動(dòng)升降晾衣桿的霸主地位。在許多方式的自動(dòng)控制中，光控是一種比較經(jīng)濟(jì)、方便、簡(jiǎn)單的控制方式，該裝置可以在晴雨天自動(dòng)收衣物，也可遠(yuǎn)程控制，相比傳統(tǒng)的晾衣方式，有諸多的優(yōu)點(diǎn)[2]。因此，采用價(jià)格低廉的555 定時(shí)器和光控元件等設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)晾衣桿電路。
1 自動(dòng)晾衣桿設(shè)計(jì)思想及工作原理
1.1 設(shè)計(jì)思想
利用555 定時(shí)器工作于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)晾衣桿電機(jī)的控制。整個(gè)控制電路由光控電路、555定時(shí)器、電源電路以及一些外圍器件組成。其設(shè)計(jì)方框圖圖如圖1所示。
NE555光控自動(dòng)晾衣桿電路是利用自然光線自動(dòng)控制晾衣桿的上升與下降的家用自動(dòng)控制裝置。當(dāng)夜晚到來(lái)時(shí)，變暗的光線通過(guò)控制電路使晾衣桿下降；天亮后，光線通過(guò)控制電路使晾衣桿上升。自動(dòng)晾衣桿主體，用絲杠實(shí)現(xiàn)傳送，端點(diǎn)的微動(dòng)開關(guān)，可以防止衣架傳送到邊界后，受阻負(fù)載加重?zé)龤щ姍C(jī)的危險(xiǎn)。具體為，衣架抵達(dá)端點(diǎn)后，觸動(dòng)微動(dòng)開關(guān)經(jīng)處理，可控制電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)，即在抵達(dá)邊界后，使電動(dòng)機(jī)停止。
1.2 NE555時(shí)基電路及其工作原理
NE555（Timer IC）為8腳時(shí)基集成電路，最早是20世紀(jì)由Signetics Corporation，在當(dāng)時(shí)是惟一非?？焖偾疑虡I(yè)化的Timer IC[3]。NE555 的作用范圍很廣，但一般多應(yīng)用于單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器及無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器[4]。NE555的內(nèi)部等效電路如圖2所示。
當(dāng)控制端5腳沒(méi)有外加控制電壓或直流電路時(shí)，比較器CA1的反相輸入端的基準(zhǔn)電壓（又稱閾值電平）Vth1=2 VCC 3 ，其同相輸入端6腳為閾值觸發(fā)電壓輸入端；比較器CA2的同相輸入端的基準(zhǔn)電壓（又稱觸發(fā)電壓）Vth2=VCC 3 ，其反相輸入端2腳為觸發(fā)電壓輸入端。兩電壓比較器輸出控制R?S觸發(fā)器工作狀態(tài)，觸發(fā)器設(shè)置復(fù)位端4 腳，該端低電平時(shí)，電路優(yōu)先復(fù)位，輸出端3 腳為低電平[5]。
當(dāng)比較器CA1的6腳輸入的閾值電壓V6>Vth1時(shí)，若此時(shí)比較器CA2的觸發(fā)端2腳不加觸發(fā)信號(hào)時(shí)，V2>Vth2，輸出端3腳為低電平“0”。而且，此后即使閾值電壓V6下降致V6<Vth1，亦能維持上述狀態(tài)不變。當(dāng)2腳輸入一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，使V2<Vth2時(shí)，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，輸出端變?yōu)楦唠娖健?”，輸出電壓為電源電壓的2 3 。而且此狀態(tài)維持不變，不受2腳電位V2上升的影響，直到6腳閾值電壓V6再次大于Vth1時(shí)，電路才再次翻轉(zhuǎn)，輸出端再次變?yōu)榈碗娖健?”。當(dāng)復(fù)位端4腳為低電平“0”時(shí)，輸出端為低電平[6]。
2 自動(dòng)晾衣桿電路設(shè)計(jì)
利用NE555時(shí)基電路工作于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的狀態(tài)下來(lái)實(shí)現(xiàn)晾衣桿的自動(dòng)控制。所設(shè)計(jì)的NE555光控自動(dòng)晾衣桿電路原理圖如圖3所示。
整個(gè)自動(dòng)晾衣桿電路由光控電路、直流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)和延時(shí)控制電路等組成。為了方便操作，電路中還有手動(dòng)操作開關(guān)。光敏三極管V1與晶體管V2組成光控電路。早晨到來(lái)時(shí)，光照增強(qiáng)，V1 導(dǎo)通，使V2 的基極為低電平，這一低電平加至IC1 的Pin2 腳，使IC1 的Pin3腳輸出高電平。這時(shí)V2 處于截止?fàn)顟B(tài)，它的集電極輸出高電平，這一高電平加至IC2 的Pin2 腳，使IC2 的Pin3腳為低電平[7]，使電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)，使晾衣桿上升。當(dāng)電動(dòng)機(jī)上升到位時(shí)，IC1又由暫態(tài)轉(zhuǎn)為穩(wěn)態(tài)，起Pin3腳恢復(fù)為低電平，使電動(dòng)機(jī)M停止轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)夜晚到來(lái)后，光照減弱，V1的內(nèi)阻增大，它的集電極與V2的基極為高電平，V2導(dǎo)通，集電極為低電壓加至IC2 的Pin2 腳，使IC2 的Pin3腳輸出高電平。此時(shí)，V2 基極的高電平加至IC1 的Pin2腳，使IC1的Pin3腳為低電平，使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，晾衣桿下降，當(dāng)?shù)轿粫r(shí)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器恢復(fù)為穩(wěn)態(tài)，IC2 的Pin3腳變?yōu)榈碗娖?，電?dòng)機(jī)M停轉(zhuǎn)?？刂齐娐分袑?duì)電動(dòng)機(jī)的停止是通過(guò)單穩(wěn)態(tài)電路的延時(shí)控制部分來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于IC1與IC2組成的電路是單穩(wěn)態(tài)電路，它的暫穩(wěn)態(tài)延時(shí)時(shí)間由RP1，RP2 與C1，C4 來(lái)決定的。在電路調(diào)整過(guò)程中，當(dāng)晾衣桿上升或是下降至接近一端時(shí)，分別調(diào)節(jié)RP1 或RP2，使單穩(wěn)態(tài)電路的延時(shí)結(jié)束，使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。
S1～S3為手動(dòng)開關(guān)。采用手動(dòng)控制時(shí)，應(yīng)將S3關(guān)斷，使光控電路失效。按動(dòng)S1時(shí)，IC1觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)，使晾衣桿上升；按動(dòng)S2時(shí)，IC2觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)M反轉(zhuǎn)，使晾衣桿下降。
3 結(jié)語(yǔ)
采用NE555時(shí)基集成電路設(shè)計(jì)了一種光控自動(dòng)晾衣桿電路，利用環(huán)境光線的照射來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)晾衣桿的上升與下降。系統(tǒng)電路由光控電路、NE555組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路和電源電路等組成，通過(guò)焊接、安裝和調(diào)試，該電路能比較好地自動(dòng)控制晾衣桿，與采用單片機(jī)等自動(dòng)晾衣桿電路相比，該自動(dòng)晾衣桿控制電路具有制作簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)、成本低、反應(yīng)快、能耗小、壽命長(zhǎng)、可靠性好等特點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)
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第4篇：家庭電路設(shè)計(jì)原理范文
關(guān)鍵詞：電子日歷 單片機(jī) 時(shí)鐘芯片 可控溫式
中圖分類號(hào)：TH714 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2015）04-0011-01
在這個(gè)電子系統(tǒng)應(yīng)用很廣泛的領(lǐng)域，為了能夠使大家使用方便快捷的方式去享受生活，設(shè)計(jì)人員在最小的空間里實(shí)現(xiàn)最多的功能，以此來(lái)提高系統(tǒng)的速度與可靠性。比如銀行、酒店、公交車等一些公共場(chǎng)所隨處可見的電子日歷。讓大家更舒適、更便捷的體會(huì)生活，本文具體介紹和說(shuō)明可控溫車載電子日歷的設(shè)計(jì)。
一、可控溫車載電子日歷的方案選擇
1.整機(jī)設(shè)計(jì)方案的選擇
電子日歷的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方案主要有兩種選擇，一個(gè)是利用單片機(jī)編程來(lái)控制實(shí)現(xiàn)，另一個(gè)是利用數(shù)字電路而實(shí)現(xiàn)。利用數(shù)字電路來(lái)實(shí)現(xiàn)雖然在硬件各方面連接比較簡(jiǎn)單，但是實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路一定要運(yùn)用移位寄存器存儲(chǔ)對(duì)字符數(shù)據(jù)，而后串行輸入進(jìn)數(shù)碼像管之上，不僅僅如此，還需要相當(dāng)一部分的擴(kuò)展電路才能得以實(shí)現(xiàn)，并且設(shè)計(jì)出來(lái)的數(shù)字電路成本高、靈活性比較差且不容易調(diào)試。
2.溫度傳感器的選擇
溫度傳感器采用DS18B20，因?yàn)镈S18B20采用的是單線接口的方式，它連接微處理器時(shí)只要一根線就可以實(shí)現(xiàn)雙向的通訊；它可以更寬的適應(yīng)電壓范圍；且支持多地點(diǎn)組網(wǎng)測(cè)溫；價(jià)格也比較低廉；另外在使用過(guò)程中它不需要任何的外部元件，全部的傳感元件和轉(zhuǎn)換電路均集成在一個(gè)譬如三極管的集成電路之內(nèi)。
3.時(shí)鐘芯片的選擇
時(shí)鐘芯片采用DS12887時(shí)鐘，因?yàn)镈S12887芯片是一種性能很高的時(shí)鐘芯片，它可以自動(dòng)的對(duì)秒、分、時(shí)、日、周、月、年進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且精度很高，因?yàn)槠渥詭Ьw震蕩器及電池，所以它可以在沒(méi)有外部電源的情況下工作10年。另外它能夠計(jì)算出2100年前的秒、分、時(shí)、日、周、月、年七種日歷信息。
4.單片機(jī)芯片的選擇
硬件核采用89S51芯片，因?yàn)锳T89S51芯片是一個(gè)具有較低功耗、較高性能CMOS 8位的單片機(jī)，單片內(nèi)含有4k Bytes ISP的能夠反復(fù)擦寫一千余次的只讀Flash程序存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器件采用的是ATMEL公司的非易失性、高密度存儲(chǔ)技術(shù)制造的，芯片內(nèi)集成了通用的ISP Flash存儲(chǔ)單元和八位中央處理器，作為功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)――AT89S51能夠?yàn)楹芏嗲度胧降目刂茟?yīng)用系統(tǒng)提供性價(jià)比很高的解決方案，另外還因AT89S51是現(xiàn)如今市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品，它的價(jià)格也相對(duì)較低。
二、可控溫車載電子日歷的硬件設(shè)計(jì)
1.可控溫車載電子日歷電路的組成
電路主要由時(shí)鐘芯片、CPU（AT89S51）、鍵盤、驅(qū)動(dòng)電路、溫度采集、顯示電路組成。其中鍵盤調(diào)整可以對(duì)顯示的內(nèi)容進(jìn)行切換及對(duì)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。
2.可控溫車載電子日歷系統(tǒng)的硬件概述以及整機(jī)的工作原理
可控溫車載電子日歷的設(shè)計(jì)采用的CPU功耗低，性能高的CMOS 8位單片機(jī)AT89S51芯片；時(shí)鐘芯片采用的是Dallas公司（美國(guó)達(dá)接斯半導(dǎo)體公司）推出的串行接口DS12887實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，是由CMOS技術(shù)制成的，它具有時(shí)鐘芯片備份鋰電池和內(nèi)部晶振；LED燈顯示部分采用了四個(gè)共陰型數(shù)碼像管，顯示采用的是動(dòng)態(tài)掃描并行輸出方式；驅(qū)動(dòng)電路采用了ULN2003芯片。整機(jī)的工作原理：首先初始化時(shí)鐘芯片DS12887，其次是CPU通過(guò)時(shí)鐘芯片讀出時(shí)間和日期信息，并從溫度傳感器處采集到溫度送至驅(qū)動(dòng)電路從而到達(dá)LED顯示，其中鍵盤調(diào)整可以調(diào)整時(shí)間，調(diào)整時(shí)間時(shí)它的更改值寫入到DS12887，同時(shí)允許DS12887時(shí)鐘芯片更新時(shí)間并讀出時(shí)間送LED顯示，時(shí)間和溫度值交替著顯示在數(shù)碼像管上。
3.數(shù)碼像管顯示電路設(shè)計(jì)的選擇及工作原理
數(shù)碼像管顯示電路設(shè)計(jì)選擇的是LED數(shù)碼像管動(dòng)態(tài)掃描，LED顯示數(shù)碼像管價(jià)格相對(duì)適中，顯示數(shù)字是最合適的，并且其采用動(dòng)態(tài)掃描法連接單片機(jī)時(shí)，占用的單片機(jī)口線比較少。
LED顯示器的工作原理：數(shù)碼像管顯示電路采用的是LED動(dòng)態(tài)顯示方式，就是輪流一位一位的點(diǎn)亮顯示器的每個(gè)位（掃描），對(duì)LED顯示器的每一位來(lái)講，間隔一段時(shí)間進(jìn)行點(diǎn)亮一次。利用人的視覺(jué)暫留效應(yīng)能夠看到整個(gè)顯示過(guò)程，但是首先要保證掃描速度夠快，字符才不會(huì)閃爍。LED顯示器的亮度不但與間隔時(shí)間和點(diǎn)亮?xí)r間的比例相關(guān)，還與導(dǎo)通電流相關(guān)。適當(dāng)調(diào)整電流和時(shí)間的參數(shù)，便可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)高和穩(wěn)定的亮度顯示。
三、可控溫車載電子日歷的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
可控溫車載電子日歷的軟件設(shè)計(jì)是采用單片機(jī)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。目前采用匯編語(yǔ)言程序來(lái)開發(fā)系統(tǒng)是非常高效、方便、易懂的。主程序主要是實(shí)現(xiàn)顯示的初始化和調(diào)用各個(gè)子程序工作的功能，讀取時(shí)間的子程序主要是實(shí)現(xiàn)初始化，時(shí)間信息的采集和顯示段碼的存取。在顯示刷新子程序中采用LED動(dòng)態(tài)顯示方式，每從顯示緩沖區(qū)中取出一個(gè)段碼再由譯碼器送出，相應(yīng)位碼由ULN2003送出，輪流交替顯示。
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第5篇：家庭電路設(shè)計(jì)原理范文
關(guān)鍵詞：ZigBee協(xié)議; 光伏發(fā)電; 智能防盜; GSM網(wǎng)絡(luò)
中圖分類號(hào)：TN911-34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-373X(2011)21-0183-03
Application of Photovoltaic Power Generation and ZigBee Wireless
Network in Intelligent Anti-theft System
CHAI Wei-lu, NIU Yi-bo, SONG Yun-tao
(School of Information Engineering， Zhengzhou University， Zhengzhou 450001, China)
Abstract：
The application of photovoltaic power generation and ZigBee protocol in intelligent anti-theft system is introduced. To achieve the purpose of alarm, the infrared sensor was used to detect body temperature, the signal was transmitted to host computer via wireless sensor network by using low power 2.4G chip JF24C, the alarm signal was sent after the computation and was transmitted to people by GSM network and video monitoring. It is mainly for houses, shops and banks to ensure property security. The system with photovoltaic power and household power source, is more environmental and stable for low carbon and energy saving, and has high security.
Keywords： ZigBee communication protocol; photovoltaic power generation; intelligent anti-theft; GSM network
基金項(xiàng)目：教育部資助的鄭州大學(xué)“大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃”立項(xiàng)項(xiàng)目:光伏紅外遠(yuǎn)程家庭智能防盜系統(tǒng)
隨著社會(huì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對(duì)于生活環(huán)境的安全性要求日益提高。安全可靠的報(bào)警系統(tǒng)已經(jīng)開始進(jìn)入商場(chǎng)、店鋪、銀行等重要單位或公共場(chǎng)合，甚至有些家庭也安裝了報(bào)警系統(tǒng)。報(bào)警系統(tǒng)在保障公共、個(gè)人財(cái)產(chǎn)安全的同時(shí)，其性能之好壞也愈發(fā)顯得重要。目前市場(chǎng)上的熱釋電紅外報(bào)警系統(tǒng)功能較為單一，不能更好地起到安全防護(hù)的作用，不能更好地應(yīng)付諸如斷電等突況。本文介紹的光伏紅外遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)把光伏電源與家用電源相結(jié)合、報(bào)警與錄像監(jiān)控相結(jié)合，再加上ZigBee 無(wú)線熱點(diǎn)傳輸技術(shù)，不僅擁有了比普通報(bào)警器更強(qiáng)的反破壞能力，還有環(huán)保低碳的特點(diǎn)。
1 總體設(shè)計(jì)方案
光伏紅外遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖如圖1所示。
1.1 電源提供模塊
(1) 光伏電源為各個(gè)無(wú)線設(shè)備提供電力，為有線設(shè)備提供輔助電力。
(2) 家用電源連接變壓裝置以及蓄電池構(gòu)成供電電源。
1.2 紅外傳感模塊
無(wú)線熱釋電紅外傳感器利用菲涅爾透鏡以提高傳感器的靈敏度，并使傳感器的檢測(cè)范圍具有指向性，并連接到紅外傳感信號(hào)處理電路，再接到報(bào)警控制主機(jī)的數(shù)字接口。無(wú)線傳感器固定在隱蔽位置，和光伏電源蓄電池相連，通過(guò)無(wú)線通信芯片將信號(hào)傳到主控機(jī)上。多個(gè)紅外線應(yīng)裝置組成一個(gè)紅外線感應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)程序綜合處理外界信號(hào)。
1.3 GSM模塊
模塊采用無(wú)線撥號(hào)傳輸模塊，由報(bào)警控制主機(jī)通過(guò)RS 232串口連接手機(jī)撥號(hào)器，按預(yù)定程序撥出用戶手機(jī)號(hào)碼。
1.4 錄像與報(bào)警存儲(chǔ)模塊
攝像機(jī)大容量硬盤存儲(chǔ)的嵌入式監(jiān)控DVR模塊，里面可以配置大容量硬盤作為前端存儲(chǔ)介質(zhì),實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)時(shí)長(zhǎng)監(jiān)控。多個(gè)攝像頭存儲(chǔ)圖像真實(shí)性好，保留全部錄像信息。為實(shí)現(xiàn)弱電控制強(qiáng)電，當(dāng)報(bào)警控制主機(jī)發(fā)出信號(hào)時(shí)，通過(guò)繼電器開關(guān)控制DVR模塊,攝像頭自動(dòng)開啟或關(guān)閉錄像。當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，報(bào)警控制主機(jī)會(huì)發(fā)出指令使警鈴報(bào)警，LED指示燈同時(shí)亮紅燈；當(dāng)系統(tǒng)休眠時(shí)，警鈴不報(bào)警，LED指示燈亮綠燈。
2 電路設(shè)計(jì)
2.1 主控電路
單片機(jī)采用ATMEL公司的AT89S52，它內(nèi)部集成256 B程序運(yùn)行空間,8 KB FLASH存儲(chǔ)空間，支持最大64 KB外部存儲(chǔ)擴(kuò)展，時(shí)鐘頻率可以設(shè)置在0～33 MHz之間，片內(nèi)資源有4組32個(gè)I/O控制端口、3個(gè)16位定時(shí)器、8個(gè)向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)、軟件設(shè)置在低能耗模式、還有看門狗和斷電保護(hù)等。主控電路如┩2所示。
它在4~5.5 V寬電壓范圍內(nèi)正常工作，功耗低，同時(shí)還支持計(jì)算機(jī)并口下載。AT89S52有多種封裝，本設(shè)計(jì)中采用的是DIP-40的封裝。
2.2 光伏發(fā)電與家庭供電接口電路
主機(jī)采用太陽(yáng)能電池和家用220 V電源的雙供電方式。當(dāng)有家用電時(shí)，通過(guò)直流低壓繼電器巧妙斷開太陽(yáng)能電池；當(dāng)家用電斷開時(shí)，太陽(yáng)能電池充當(dāng)電源。
太陽(yáng)能電池通過(guò)太陽(yáng)能智能充電器連接太陽(yáng)能板，充電器在陽(yáng)光充足時(shí)為電池充電，充滿電池時(shí)自動(dòng)斷開充電。在充足太陽(yáng)是充電電流能達(dá)到1 A以上,完全滿足電路需要。
2.3 GSM網(wǎng)絡(luò)接入電路
本系統(tǒng)使用的是西門子公司的TC35系列GSM芯片TC35i與GSM2/2兼容、雙頻(GSM900/GSM1800)、RS 232數(shù)據(jù)接口，TC35i由供電模塊(ASIC)、閃存、ZIF連接器、天線接口等六部分組成。該模塊及射頻電路和基帶與一體，向用戶提供標(biāo)準(zhǔn)的AT命令接口，為數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、短消息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸。
2.4 ZigBee協(xié)議無(wú)線通信電路(從片)
從片電路主要基于2.4 GHz雙向無(wú)線傳輸模塊JF24C。該模塊以較小的體積實(shí)現(xiàn)了告訴數(shù)據(jù)傳輸功能，速率最高可達(dá)1 Mb/s，并具有快速跳頻，向前糾錯(cuò)，CRC等功能。通過(guò)控器的信號(hào)，將信息通過(guò)電磁波的形式發(fā)射出去，臨近的芯片控制相應(yīng)的JF24CJ進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收，從而實(shí)現(xiàn)信息的傳遞。ZigBee電路設(shè)計(jì)模塊如圖3所示。
2.5 電源電路及報(bào)警、錄像監(jiān)控電路
光伏電源和錄像監(jiān)控控制電路如圖4所示。
報(bào)警電路采用一個(gè)簡(jiǎn)單高效的三極管放大電路，連接蜂鳴器或者可以選用大功率100 dB以上的報(bào)警鈴。錄像監(jiān)控電路采用弱電控制強(qiáng)電的直流繼電器，線圈端接單片機(jī)，直流電流端接DVR。
3 軟件設(shè)計(jì)
4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
在室內(nèi)模擬了該裝置的工作環(huán)境，太陽(yáng)能電池板暴露在室外(溫度24 ℃)14時(shí)陽(yáng)光直射下，采用三個(gè)從片相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)信號(hào)檢測(cè)與數(shù)據(jù)傳輸功能。
將蓄電池接到室內(nèi)電源插座上，打開主控制器開關(guān)，LED界面顯示“welcome to zzu”英文字符，報(bào)警電話號(hào)碼(1503819****)設(shè)定完畢后，直接轉(zhuǎn)入工作模式。當(dāng)靠近從片1約3.5 m時(shí)，從片1發(fā)出報(bào)警信號(hào)并發(fā)送到最近的從片2，從片2檢測(cè)到報(bào)警信號(hào)后又轉(zhuǎn)發(fā)到主機(jī)上。當(dāng)主機(jī)接收到報(bào)警信號(hào)后，顯示器顯示出“TERMINAL 1”字樣，并控制GSM模塊向1503819****撥打電話。與此同時(shí)，報(bào)警器發(fā)出報(bào)警，攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)錄像的功能，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)。將蓄電池接到太陽(yáng)能板上，斷開室內(nèi)電源,重復(fù)以上動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了同樣功能。經(jīng)過(guò)30次實(shí)驗(yàn)，報(bào)警成功率為28次，無(wú)誤報(bào)。
5 結(jié) 論
經(jīng)過(guò)實(shí)地測(cè)試，該系統(tǒng)的報(bào)警成功率為93%，能夠較為準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。
該系統(tǒng)是ZigBee協(xié)議與光伏發(fā)電在家庭防盜系統(tǒng)中的一次嘗試性的成功應(yīng)用，預(yù)期上述兩種技術(shù)將在智能家庭領(lǐng)域有更廣闊的前景。
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作者簡(jiǎn)介：
柴維路 男,1989年出生，河南?？h人。主要研究方向?yàn)闄C(jī)器人智能小車。
第6篇：家庭電路設(shè)計(jì)原理范文
關(guān)鍵詞：臺(tái)燈 雙燈頭 音樂(lè)播放 可調(diào)光開關(guān)
中圖分類號(hào)：F21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）02（c）-00-02
目前，市場(chǎng)上的臺(tái)燈大多是普通照明臺(tái)燈，照明負(fù)載主要為日光燈、白熾燈、LED燈，功能單一，很難滿足人們現(xiàn)在多樣化的需求。而且，現(xiàn)在近視是困擾大部分人，尤其是學(xué)生群體的一個(gè)普遍問(wèn)題，主要原因之一就是在使用臺(tái)燈時(shí)，由于有手影的產(chǎn)生而使光線亮度減弱，使用者容易產(chǎn)生視覺(jué)疲勞造成的。該設(shè)計(jì)針對(duì)現(xiàn)有臺(tái)燈存在的問(wèn)題，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)出了具有音樂(lè)播放和調(diào)節(jié)光線強(qiáng)度功能的雙燈頭臺(tái)燈。
1 設(shè)計(jì)思路
本設(shè)計(jì)主要是以家庭用臺(tái)燈為主體，增加了音樂(lè)播放功能，且外置USB接口，可以對(duì)音樂(lè)文件進(jìn)行傳輸；為消除手影的產(chǎn)生，采用了雙燈頭設(shè)計(jì)，并且利用旋鈕可調(diào)光開關(guān)，使其可以調(diào)節(jié)光線的強(qiáng)弱程度；該設(shè)計(jì)的照明負(fù)載為白熾燈，使用者可以根據(jù)自己的需要選擇或更換不同功率的燈泡，不僅貼近消費(fèi)者，而且延長(zhǎng)了臺(tái)燈的使用壽命，這樣的設(shè)計(jì)更加人性化，更加符合現(xiàn)代家庭消費(fèi)理念。
2 臺(tái)燈的整體構(gòu)造
圖1 雙燈頭音樂(lè)可調(diào)光臺(tái)燈電路圖
本作品設(shè)計(jì)電路如圖1所示：主要由外接電源、音樂(lè)播放器電路、臺(tái)燈照明電路三部分組成。外接電源電路中的穩(wěn)壓電路，保證了音樂(lè)播放器電路與臺(tái)燈照明電路的正常工作，且音樂(lè)播放器電路與臺(tái)燈照明電路采用并聯(lián)的連接方式，在工作的同時(shí)互不影響。
2.1 雙燈頭開關(guān)可調(diào)光設(shè)計(jì)原理解釋
2.1.1 白熾燈泡的選擇
為了實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)燈光亮暗的效果，采用旋鈕式可調(diào)光開關(guān)來(lái)控制電路中電流來(lái)調(diào)節(jié)燈光的亮度。根據(jù)調(diào)查，在了解了市面上各種類型的照明燈發(fā)光原理之后，本設(shè)計(jì)選擇白熾燈作為照明負(fù)載。LED燈使用低壓電源，供電電壓在6～24 V之間，LED驅(qū)動(dòng)都是恒流驅(qū)動(dòng)，改變LED燈兩端的電壓會(huì)燒壞LED燈珠或使其不能正常工作；日光燈其兩端的工作電壓為220 V，燈管是由鎮(zhèn)流器、啟輝器觸極、燈絲、雙金屬片構(gòu)成，但其體積較大，長(zhǎng)度較長(zhǎng)，適用于室內(nèi)空間面積較大的照明使用，而且由于日光燈的發(fā)光原理，當(dāng)用調(diào)光開關(guān)改變?nèi)展鉄魞啥说碾妷簳r(shí)，其光線亮度基本不改變，即日光燈只有亮或不亮兩種狀態(tài)。
白熾燈在其兩端可加載0～220 V電壓，只要燈絲溫度超過(guò)2000 ℃，燈絲就處于白熾狀態(tài)，發(fā)出光亮，而且溫度越高，亮度就會(huì)越亮，且發(fā)出的燈光穩(wěn)定，不會(huì)有頻閃出現(xiàn)。當(dāng)改變白熾燈兩端工作電壓時(shí)，白熾燈的亮度也會(huì)發(fā)生改變，符合調(diào)光的原理。且白熾燈市場(chǎng)上價(jià)格低，易于更換，燈光柔和，能為廣大使用者帶來(lái)
便利。
2.1.2 雙燈頭設(shè)計(jì)
現(xiàn)階段市面上的臺(tái)燈大都以單燈頭照明為主，但單燈頭照明臺(tái)燈在使用時(shí)，不管從哪個(gè)方向進(jìn)行照明，都會(huì)有手影產(chǎn)生，為使用者的學(xué)習(xí)、工作帶來(lái)不便?；诖?，本作品設(shè)計(jì)采用了獨(dú)特的雙燈頭照明臺(tái)燈設(shè)計(jì)。
雙燈頭照明臺(tái)燈是在原單燈頭照明臺(tái)燈的電路內(nèi)并聯(lián)一個(gè)照明電路，使兩個(gè)照明燈頭可以協(xié)同工作且互不影響，達(dá)到消除部分手影的目的。當(dāng)打開一個(gè)照明燈頭開關(guān)時(shí)，由于光的直線傳播，不管臺(tái)燈是放在使用者的左方、右方、還是前方時(shí)，都會(huì)由于手的遮擋作用而產(chǎn)生手影，因此容易使使用者產(chǎn)視覺(jué)疲勞。此時(shí)，打開另外一個(gè)照明燈頭，此照明燈頭的光線向四周發(fā)出，可以照射到第一個(gè)照明燈頭產(chǎn)生的陰影區(qū)，減弱手影的作用效果，增加使用者工作區(qū)的亮度，從而可以消除一部分的手影，為工作者帶來(lái)方便。
2.1.3 旋鈕式可調(diào)光開關(guān)設(shè)計(jì)
如圖2所示，臺(tái)燈照明電路的兩個(gè)照明設(shè)備由兩個(gè)旋鈕式可調(diào)光開關(guān)控制調(diào)節(jié)燈光亮度，滿足使用者不同的需求。
如圖2，以開關(guān)一為例：當(dāng)開關(guān)處于1位置時(shí)，電路處于斷開狀態(tài)，白熾燈無(wú)法正常工作。當(dāng)其以順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)至位置2時(shí)，臺(tái)燈的電路與總電路接通，臺(tái)燈開始工作。在位置2時(shí)，接入電路中的滑動(dòng)變阻器的阻值最小，所以此時(shí)通過(guò)電路的電流最大，白熾燈內(nèi)的鎢絲溫度可很快達(dá)到2000 ℃以上，發(fā)光發(fā)熱正常工作，此時(shí)燈光最亮。隨著滑片順時(shí)針的旋轉(zhuǎn)，接入電路中的阻值逐漸增大，流過(guò)燈絲的電流逐漸減小，溫度和熱度也有所降低，所以燈光的亮度較前面有所下降。當(dāng)滑片旋轉(zhuǎn)至3位置時(shí)，燈光到達(dá)最暗的亮度。若使用者想關(guān)閉臺(tái)燈，可反方向調(diào)整至位置1即可。開關(guān)二的工作原理與開關(guān)一的相同。
白熾燈一、二是分別用開關(guān)一、二進(jìn)行控制的，此設(shè)計(jì)的目的是：通過(guò)調(diào)節(jié)兩旋鈕式開關(guān)，可以達(dá)到不同的亮度，以滿足使用者在不同時(shí)間、不同地點(diǎn)的不同需求，也有效地保護(hù)了使用者的
視力。
圖2 臺(tái)燈照明可調(diào)光電路
2.2 音樂(lè)播放器的構(gòu)造
音樂(lè)播放器是軟件和硬件的結(jié)合，樂(lè)曲中不同的音符，實(shí)質(zhì)就是不同頻率的聲音。通過(guò)單片機(jī)產(chǎn)生不同頻率的脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大電路，由蜂鳴器放出，就產(chǎn)生了美妙和諧的樂(lè)曲。根據(jù)各音階頻率算出定時(shí)器定時(shí)常數(shù)，根據(jù)節(jié)拍給出該音階持續(xù)的時(shí)間，最終實(shí)現(xiàn)播放簡(jiǎn)單樂(lè)曲的功能。在本設(shè)計(jì)中，音樂(lè)播放器主要由：（1）單片機(jī)模塊。（2）晶振電路模塊。（3）復(fù)位按鍵模塊。（4）音頻功率放大器模塊。（5）按鍵模塊。（6）電源的電路設(shè)計(jì)。（7）LED顯示電路設(shè)計(jì)，如圖3所示。
硬件電路是由晶振電路、顯示電路、控制電路等接到單片機(jī)上構(gòu)成，如圖3所示的總體電路。其核心器件采用單片機(jī)，進(jìn)行系統(tǒng)控制；晶振電路為單片機(jī)提供時(shí)間信號(hào)，為音樂(lè)的播放節(jié)拍控制提供基本時(shí)間單位；通過(guò)控制電路實(shí)現(xiàn)音樂(lè)播放的選曲、暫停、播放和復(fù)位等功能；經(jīng)發(fā)生電路發(fā)出美妙的音樂(lè)；由顯示電路顯示出正在播放的曲目。
3 作品測(cè)試與展望
本作品設(shè)計(jì)集實(shí)用功能與娛樂(lè)功能為一體，設(shè)計(jì)獨(dú)特大方、實(shí)用、人性化。雙燈頭的設(shè)計(jì)區(qū)別于以往市場(chǎng)上單燈頭的設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單新穎、美觀大方，巧妙地利用光學(xué)、電學(xué)原理，消除了工作寫字時(shí)手影的干擾。而可調(diào)亮度的開關(guān)集控制開關(guān)與調(diào)控亮度為一體，根據(jù)使用者需求的不同而控制光線的強(qiáng)弱，不僅為學(xué)習(xí)工作提供了便利，還節(jié)約了電能資源。而最具亮點(diǎn)的設(shè)計(jì)，是設(shè)計(jì)者能夠融入播放音樂(lè)的功能（音樂(lè)外放及USB充電接口），讓使用者在工作勞累之余，可盡情享受音樂(lè)帶來(lái)的舒適。這一人性化的設(shè)計(jì)，避免了戴耳機(jī)聽音樂(lè)時(shí)，耳機(jī)對(duì)人耳朵和大腦帶來(lái)的傷害，還有一定的助眠作用。因此，綜合看來(lái)，此臺(tái)燈的推廣設(shè)計(jì)，具有實(shí)用價(jià)值和市場(chǎng)
前景。
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第7篇：家庭電路設(shè)計(jì)原理范文
【關(guān)鍵詞】Zigbee；智能家居傳感器網(wǎng)絡(luò)
1.系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本智能家居系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成：Zigbee無(wú)線家庭內(nèi)網(wǎng)、嵌入式智能網(wǎng)關(guān)和外網(wǎng)。整個(gè)家庭無(wú)線網(wǎng)絡(luò)就是一個(gè)由若干個(gè)Zigbee終端節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)組成的無(wú)線局域網(wǎng)。根據(jù)應(yīng)用功能不同，Zigbee節(jié)點(diǎn)可分為三類：安防節(jié)點(diǎn)、控制節(jié)點(diǎn)、采集節(jié)點(diǎn)。家庭智能網(wǎng)關(guān)接收用戶從遠(yuǎn)程通過(guò)GSM或Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)來(lái)的查詢或控制信息，經(jīng)過(guò)處理將其轉(zhuǎn)發(fā)給Zigbee協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器根據(jù)信息中地址信息把指令信息轉(zhuǎn)發(fā)給Zigbee終端節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭內(nèi)的電氣設(shè)備或傳感器信息的監(jiān)測(cè)和控制。當(dāng)然，智能家居控制器可根據(jù)傳感器采集到的環(huán)境信息，對(duì)家中的電器和照明裝置進(jìn)行智能化的控制。通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)的語(yǔ)音識(shí)別模塊，用戶也可在本地對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行語(yǔ)音開關(guān)控制。圖1.1為智能家居系統(tǒng)的架構(gòu)圖。本文重點(diǎn)對(duì)基于Zigbee的無(wú)線家庭網(wǎng)絡(luò)部分做出深入的研究及設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。
2.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
本無(wú)線家庭網(wǎng)絡(luò)采用星型組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，由協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)組成。
2.1 終端節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)
根據(jù)應(yīng)用和功能的不同，終端節(jié)點(diǎn)可分為采集節(jié)點(diǎn)、安防節(jié)點(diǎn)和控制節(jié)點(diǎn)[1]。采集節(jié)點(diǎn)主要用來(lái)檢測(cè)家庭環(huán)境數(shù)據(jù)以及發(fā)送RF數(shù)據(jù)，它不接收協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的控制命令，但接收查詢命令。例如溫濕度檢測(cè)、光照檢測(cè)、煙霧檢測(cè)等。安防節(jié)點(diǎn)主要對(duì)家庭中具有安全隱患的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，例如紅外線入侵檢測(cè)等，該節(jié)點(diǎn)不接收協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的控制/查詢指令，以門限觸發(fā)的方式發(fā)送報(bào)警信息。控制節(jié)點(diǎn)主要通過(guò)Zigbee網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)家電的控制，主要是接收協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)的控制命令，返回查詢命令的反饋值以及執(zhí)行控制命令的狀態(tài)值。主要包括：窗簾控制、照明燈控制以及萬(wàn)能遙控器控制等。
系統(tǒng)采用模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，每個(gè)Zigbee終端節(jié)點(diǎn)均包括Zigbee模塊和控制接口部分。Zigbee模塊主要負(fù)責(zé)Zigbee信號(hào)的無(wú)線收發(fā)，實(shí)現(xiàn)基于Zigbee網(wǎng)絡(luò)與Zigbee協(xié)調(diào)器的數(shù)據(jù)通信。不同類型終端節(jié)點(diǎn)的Zigbee模塊電路相同，而不同類型終端節(jié)點(diǎn)的接口電路卻略有區(qū)別。模塊通過(guò)引出通用接口，來(lái)支持智能終端功能的設(shè)計(jì)。通用接口主要包括JP1、JP2、JP3、JP4四個(gè)通用接口，其中的JP1、JP2口連接CC2430芯片，而JP3、JP4口連接傳感器以及家電設(shè)備，因此需要設(shè)計(jì)JP3、JP4與家電設(shè)備之間的信息傳輸硬件電路。
（1）安防節(jié)點(diǎn)部分接口電路設(shè)計(jì)
當(dāng)有人在防區(qū)內(nèi)走動(dòng)時(shí)，就會(huì)造成紅外熱輻射能量的變化。PIR傳感器將感應(yīng)活動(dòng)人體與背景物體之間輻射能量變化并轉(zhuǎn)換其為電信號(hào)。由外殼和菲涅耳透鏡、PIR紅外傳感器、專用IC（WT8072）等電路組成熱釋電紅外線感應(yīng)器。原理圖如下所示：當(dāng)有人非法入侵時(shí)，WT8702的10腳（TRLAC）輸出高電平，此電平信號(hào)接到JP3的P0.1腳。電路如圖2.1所示。
（2）控制節(jié)點(diǎn)部分接口電路設(shè)計(jì)
為實(shí)現(xiàn)電動(dòng)窗簾控制功能，系統(tǒng)選擇L6203作為電機(jī)的功率驅(qū)動(dòng)芯片，其中的IN1、IN2、ENABLE口與JP3的P0.0、P0.1、P0.4口連接，并選擇B1電機(jī)作為控制節(jié)點(diǎn)的執(zhí)行器，執(zhí)行接收到的控制命令。電路圖如圖2.2所示。
（3）采集節(jié)點(diǎn)部分接口電路設(shè)計(jì)
與控制節(jié)點(diǎn)不同的是，傳感器節(jié)點(diǎn)不需要添加中間電路，只需要將其I/O口與JP3連接即可，設(shè)計(jì)中采用SS-168型聯(lián)網(wǎng)型煙霧報(bào)警器，煙霧傳感器節(jié)點(diǎn)電路如圖2.4所示。
2.2 協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)針對(duì)智能家居系統(tǒng)硬件應(yīng)該具有易開發(fā)、低功耗、低成本的特點(diǎn)，協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)均采用CC2430射頻芯片作為Zigbee芯片，CC2430是無(wú)線SOC（System On Chip）設(shè)計(jì)，系統(tǒng)所需的一般電路都已集成在芯片內(nèi)部，只需簡(jiǎn)單電路就能實(shí)現(xiàn)信號(hào)收發(fā)功能[2]。
協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)是智能家居無(wú)線家庭網(wǎng)絡(luò)的核心，負(fù)責(zé)建立和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)串口向智能網(wǎng)關(guān)發(fā)送終端節(jié)點(diǎn)上傳來(lái)的數(shù)據(jù)信息，同時(shí)將控制中心傳達(dá)的命令發(fā)送到相應(yīng)的終端節(jié)點(diǎn)，具體結(jié)構(gòu)如圖2.5所示。與終端節(jié)點(diǎn)的不同之處在于協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)不包含家電控制模塊和信號(hào)采集模塊。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)在硬件平臺(tái)上擴(kuò)展了RS232串口，用于和家庭智能網(wǎng)關(guān)相連。
3.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
3.1 Zigbee家庭網(wǎng)絡(luò)配置
協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)通信的前提條件就是協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)在空閑信道建立新的網(wǎng)絡(luò)。因此在協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)中需寫入基于zigbee協(xié)議的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)配置程序。協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)建立和配置過(guò)程如圖3.1所示。節(jié)點(diǎn)上電后進(jìn)行系統(tǒng)初始化，協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)通過(guò)掃描空閑信道嘗試建立一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)。射頻單元從當(dāng)前頻帶的第一個(gè)信道開始檢查該信道是否為空閑信道，若有另一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)處于該信道，協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)將收到其反饋數(shù)據(jù)，并認(rèn)為此信道已被占用，然后它會(huì)切換到下一個(gè)信道并重復(fù)該過(guò)程直到?jīng)]有接收到任何反饋數(shù)據(jù)為止。一旦找到某個(gè)信道為空，它開始監(jiān)聽該信道并建立了網(wǎng)絡(luò)。協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)完成建網(wǎng)后，便開始監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求并隨時(shí)響應(yīng)終端節(jié)點(diǎn)的入網(wǎng)請(qǐng)求[3]。
當(dāng)收到終端節(jié)點(diǎn)的入網(wǎng)請(qǐng)求信號(hào)時(shí)，則發(fā)送信號(hào)來(lái)響應(yīng)該節(jié)點(diǎn)的入網(wǎng)請(qǐng)求，同時(shí)更新地址鄰接表。
3.2 終端節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)設(shè)計(jì)
終端節(jié)點(diǎn)在程序下載時(shí)，就已經(jīng)確定其網(wǎng)絡(luò)組號(hào)以及節(jié)點(diǎn)序列號(hào)。因此，終端節(jié)點(diǎn)上電系統(tǒng)初始化之后，它會(huì)根據(jù)其網(wǎng)絡(luò)組號(hào)需找該網(wǎng)絡(luò)組所在的信道，一旦確定網(wǎng)絡(luò)組所存在的信道后，發(fā)送入網(wǎng)請(qǐng)求并等待協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)的入網(wǎng)響應(yīng)信號(hào)，若在等待時(shí)間段內(nèi)沒(méi)有收到協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)的入網(wǎng)響應(yīng)信號(hào)，該節(jié)點(diǎn)將會(huì)重復(fù)上述入網(wǎng)過(guò)程，一直到接收到協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)的入網(wǎng)響應(yīng)信號(hào)為止。由于協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)在接收終端節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)時(shí)，會(huì)更新地址鄰接表，因此，終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送的入網(wǎng)請(qǐng)求的數(shù)據(jù)幀應(yīng)該包含其網(wǎng)絡(luò)組號(hào)以及序列號(hào)[4]。終端節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)流程如圖3.2所示。
3.3 終端節(jié)點(diǎn)軟件流程設(shè)計(jì)
可以把家庭網(wǎng)絡(luò)中的所有終端節(jié)點(diǎn)功能分為網(wǎng)絡(luò)通信功能和設(shè)備操作功能兩部分。協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)的主要功能是網(wǎng)絡(luò)通信和路由，相對(duì)于協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)，終端節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)通信功能更簡(jiǎn)單。本系統(tǒng)中，采集節(jié)點(diǎn)需定時(shí)采集家庭環(huán)境數(shù)據(jù)并發(fā)送到協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)，且同時(shí)它要監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中有沒(méi)有發(fā)給它的查詢信息，并接收處理。采集節(jié)點(diǎn)工作流程圖如圖3.3所示。
控制節(jié)點(diǎn)需接收控制命令來(lái)控制家電設(shè)備的工作狀態(tài)，它的主要通信功能是RF消息接收功能。要使終端節(jié)點(diǎn)能夠完成其功能，就必須在網(wǎng)絡(luò)通信功能與設(shè)備操作功能之間建立連接，即需要在應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)通信功能之間建立接口。在程序中，通過(guò)定義相關(guān)的應(yīng)用協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)。而安防節(jié)點(diǎn)，其設(shè)備操作相對(duì)簡(jiǎn)單，只需定時(shí)采集家庭環(huán)境中的安防數(shù)據(jù)即可。控制節(jié)點(diǎn)接收到不同的代碼代表對(duì)該電氣設(shè)備的不同操作，并將這些操作轉(zhuǎn)換成電氣設(shè)備能識(shí)別的命令，通過(guò)中間電路發(fā)送到家電設(shè)備。安防節(jié)點(diǎn)和控制節(jié)點(diǎn)工作流程圖如圖3.4所示。
4.結(jié)語(yǔ)
針對(duì)當(dāng)前智能家居系統(tǒng)建設(shè)對(duì)于用戶側(cè)通信的需求，本文提出了基于ZigBee技術(shù)的家庭無(wú)線內(nèi)網(wǎng)組網(wǎng)方案，該方案可使智能家居系統(tǒng)獲得可靠的本地通信，對(duì)于智能家居系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展具有重要意義。
參考文獻(xiàn)
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第8篇：家庭電路設(shè)計(jì)原理范文
隨著夏季的到來(lái)，各種蚊蟲頻繁活動(dòng)給人們帶來(lái)不少煩惱：它會(huì)傳染很多種疾病、致人奇癢難忍、影響人們睡眠等等。為了對(duì)付蚊子，多少人攪盡了腦汁！在人蚊大戰(zhàn)中，試驗(yàn)采用了各種的手段，研制了許多驅(qū)蚊滅蚊藥物和器具，從原始的稻草熏蚊到各種傳統(tǒng)的盤狀蚊香、蚊香片、滅蚊噴霧液、超聲波驅(qū)蚊器等，經(jīng)過(guò)不斷探索與研究，利用現(xiàn)代電子技術(shù)來(lái)解決這一問(wèn)題，有了效果較好的電熱驅(qū)蚊器（電熱蚊香）、電子滅蚊拍（簡(jiǎn)稱電蚊拍）、滅蚊燈和滅蚊磁場(chǎng)發(fā)生器等“新式武器”；目前市場(chǎng)上琳瑯滿目的滅蚊燈種類繁多，除了電功率大小和紫外熒光燈的數(shù)量不同外，其它的區(qū)別主要是在外形上。通常主要以功率和燈管數(shù)量來(lái)分類，以功率分類，滅蚊燈主要有2、3、4、5、8、10、15、20W等多種規(guī)格，其中家庭大多使用2～8W的滅蚊燈，對(duì)應(yīng)的房間面積約為10～20平方米。以紫外燈管數(shù)量分類，通?？煞譃閱喂芎碗p管型，家庭大多使用單管滅蚊燈；雙管型滅蚊燈則適用于飯館、旅店、辦公室和家庭中面積較大的客廳等場(chǎng)合。雙管型滅蚊燈的電功率多在6W以上。有些滅蚊燈還安裝了吸蚊風(fēng)機(jī)，當(dāng)蚊子靠近滅蚊燈時(shí)就會(huì)被氣流吸入滅蚊燈內(nèi)，從而在一定程度上提高了滅蚊效果。在總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)今世界先進(jìn)的物理滅蚊技術(shù)，集光、電、空氣流動(dòng)等技術(shù)于一身，設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的家用滅蚊器。
一、硬件電路設(shè)計(jì)
滅蚊器的基本結(jié)構(gòu)由單片機(jī)、LED紫光燈、高壓電網(wǎng)、吸蚊風(fēng)扇控制電路、紅外探測(cè)電路、安全放電電路等電路組成。其中LED紫外燈固定在圓形塑料外殼內(nèi)頂部，由塑料柱支撐，高壓電網(wǎng)安裝在LED紫外燈與風(fēng)扇之間，這樣當(dāng)蚊蟲因趨光而飛向LED紫外燈時(shí)，會(huì)被風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的吸力吸到高壓電網(wǎng)擊斃，尸體被吸入儲(chǔ)蚊倉(cāng)，避免蚊尸粘在高壓電網(wǎng)上，通過(guò)靜電電擊能夠瞬間殺滅飛蟲；滅蚊器工作時(shí)，如果有人靠近，紅外探測(cè)電路輸出信號(hào)，單片機(jī)就會(huì)發(fā)出控制信號(hào)，切斷高壓電網(wǎng)電源，接通安全放電電路，使電網(wǎng)上的高壓迅速放點(diǎn)，從而保護(hù)人的安全。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。
1.單片機(jī)
單片機(jī)選用AT89c2051，它是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含2k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和128bytes的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元。
圖1 系統(tǒng)原理框圖
2.LED紫光燈控制電路
由8個(gè)LED紫外燈圓形排列，光源高效集中，單片機(jī)P1.1為低電平時(shí)，接通LED紫外燈的電源。
3.高壓電網(wǎng)
高壓電網(wǎng)上的直流高壓通常為800～1500V，短路電流小于1mA，單片機(jī)P1.2輸出PWM信號(hào)，通過(guò)控制電路去觸發(fā)脈沖升壓變壓器，產(chǎn)生1KV的高壓脈沖，在電路中接入了兩只限流電阻，可以保證人身的電氣安全。
4.吸蚊風(fēng)扇控制電路
當(dāng)單片機(jī)P1.3口低電平時(shí)，接通風(fēng)扇控制電路電源，風(fēng)扇使用12V直流電機(jī)。
5.紅外探測(cè)電路和安全放電電路
選用兩對(duì)紅外二極管組成，接通電源后，探測(cè)電路輸出端接到單片機(jī)P1.5口，無(wú)人時(shí)輸出低電平，當(dāng)有人接近時(shí)，探測(cè)電路輸出高電平，這是P1.2、P1.3分別輸出高電平，使高壓電網(wǎng)斷電，同時(shí)接通安全放電電路，使電網(wǎng)對(duì)地放電。
二、軟件設(shè)計(jì)
軟件采用模塊化設(shè)計(jì)思想，使用C語(yǔ)言編程，主要包括主程序、初始化子程序、PWM子程序等。接通電源后，單片機(jī)各接口初始化P1.1、P1.2、P1.3為高電平，P1.5為低電平，延時(shí)1秒后，P1.1、P1.3輸出低電平，P1.2輸出PWM信號(hào)，P1.5為低電平，整個(gè)電路工作；當(dāng)有人接近時(shí)，P1.5為高電平，接通放電電路，其他電路停止工作。
三、測(cè)試
焊接好電路板后，按設(shè)計(jì)要求固定LED紫外燈、高壓電網(wǎng)、風(fēng)扇以及紅外二極管，在電路正常情況下，接通LED紫光燈控制電路，LED紫光燈正常點(diǎn)亮；然后接通吸蚊風(fēng)扇控制電路，使P1.5為高電平，風(fēng)扇正常轉(zhuǎn)動(dòng)；最后接通高壓電網(wǎng)，使P1.5為高電平，測(cè)電網(wǎng)電壓，在各部分電路正常后，進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，工作正常。
四、結(jié)論
本設(shè)計(jì)主要分為硬件部分和軟件部分，硬件部分著重考慮硬件電路的簡(jiǎn)單性，故盡可能簡(jiǎn)化硬件電路，節(jié)省線路板的空間，達(dá)到硬件電路最優(yōu)化設(shè)計(jì)。軟件采用模塊化設(shè)計(jì)思想，程序可讀性強(qiáng)。通過(guò)仿真、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行，能滿足設(shè)計(jì)要求，使用電子滅蚊器為我們生活帶來(lái)了很多的方便，具有實(shí)際的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)：
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[3]王德沅.電子滅蚊燈原理和故障維修[J].電子世界，2005（06）.
第9篇：家庭電路設(shè)計(jì)原理范文
關(guān)鍵詞:無(wú)線射頻芯片;收發(fā)系統(tǒng);微控制器;鑒相器;環(huán)路濾波器
中圖分類號(hào):TN911文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):1004-373X(2010)05-076-05
Hardware Design of Wireless RF Transceiver System
REN Xiaoli1,2,WANG Ji1,XIE Shiyi1
(1.Information School,Guangdong Ocean University,Zhanjiang,524088,China;
2.School of Electronic Engineering,University of Electronic Science and Technology of China,Chengdu,611731,China)
Abstract:As to the asymmetry phenomenon of current duplex communication terminal of wireless communication systems in the short-range open segment,intelligent RF transceiver dual-use hardware terminal system is designed.After the system framework is researched,the scheme of single chip microcontroller MSP430F1121 and TRF6900 as main chip is adopted,the external circuit parameters of the main function modules are calculated,then system circuit design is completed.The designed system has realized full reciprocity use of sending and receiving end,and the circuit structure is simple,it has low cost,low power consumption advantages and so on,which is widely used in wireless network terminal equipments.
Keywords:radio frequency chip;transceiver system;microcontroller;phase detector;loop filter
0 引 言
隨著當(dāng)今電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,射頻技術(shù)作為一種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊手段,已經(jīng)在越來(lái)越多的場(chǎng)合上使用,并且表現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)越性。它取代了傳統(tǒng)中錯(cuò)綜復(fù)雜的電纜,使家庭或辦公場(chǎng)所的移動(dòng)電話、便攜式電腦、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、鍵盤及其他設(shè)備實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)互通,將人們從無(wú)數(shù)的連接電纜中解放出來(lái),自由方便地構(gòu)成自己的個(gè)人網(wǎng)絡(luò)。作為取代數(shù)據(jù)電纜的短距離無(wú)線通信技術(shù),它將家庭或辦公室中的各種數(shù)據(jù)和語(yǔ)音設(shè)備聯(lián)成一個(gè)微微網(wǎng),還可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)互聯(lián),形成一個(gè)分布式網(wǎng)絡(luò),從而在這些聯(lián)接設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)快捷而方便的通信聯(lián)系,因此它在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>
1 系統(tǒng)硬件組成與工作原理
射頻與數(shù)字基帶部分電路通過(guò)合適的方式連接起來(lái)就構(gòu)成了所設(shè)計(jì)的無(wú)線射頻收發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路[1],總體電路如圖1所示。其中,帶有箭頭的表示接外加的電壓,以保證電路正常工作,其工作電壓為3 V。
1.1 系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)與原理
射頻部分電路主要是用TRF6900收發(fā)芯片和一些元件設(shè)計(jì)成的射頻收發(fā)器。TRF6900是Texas Instruments公司推出的單片射頻收發(fā)器芯片,其內(nèi)部集成了完整的發(fā)射電路和接收電路。它的工作頻率范圍為850~950 MHz,供電電壓范圍為2.2~3.6 V,射頻輸出功率高達(dá)+5 dBm,而待機(jī)模式時(shí)的電流消耗僅在0.5~5 μA之間。TRF6900采用高吞吐率16 b RISC結(jié)構(gòu),其最快速率可達(dá)8 MIPS。另外,這種收發(fā)器還具有FM/FSK調(diào)制模式,并采用三線制串行接口,因而能很方便地與微控制器相連接,可用于ISM頻段內(nèi)數(shù)據(jù)的雙向無(wú)線傳輸,能夠容易地對(duì)它的收發(fā)進(jìn)行控制,因而基于它的應(yīng)用也越來(lái)越普遍。
1.1.1 接收原理
從天線接收到的信號(hào)由LNA_IN引入TRF6900,首先經(jīng)過(guò)低噪音放大器。低噪音放大器提供13 dB的增益,它有正常和低增益兩種模式[2],當(dāng)TRF6900接收的信號(hào)較強(qiáng)時(shí),應(yīng)該選擇低增益模式,這樣可以最大程度地減少信號(hào)的非線性失真。放大后的信號(hào)被送入混頻器,混頻器將信號(hào)變頻到中頻,再通過(guò)第一和第二級(jí)中頻放大。第一級(jí)中頻放大可獲得7 dB的增益,用以補(bǔ)償濾波器帶來(lái)的損耗;┑詼級(jí)中頻放大包括多個(gè)放大器,總共可獲得80 dB的增益。經(jīng)過(guò)兩級(jí)放大后的信號(hào),如果采用的是FM/FSK調(diào)制方式,就送入FM/FSK解調(diào)器,解調(diào)出的數(shù)據(jù)信號(hào)從DATA_OUT引出。如果是頻移鍵控(ASK)或開關(guān)鍵控(OOK),則送入接收信號(hào)強(qiáng)度指示器(RSSI)解調(diào),解調(diào)后的基帶數(shù)據(jù)從RSSI_OUT輸出。
1.1.2 發(fā)射工作原理
數(shù)字基帶信號(hào)從TX_DATA引入TRF6900片內(nèi),經(jīng)過(guò)直接數(shù)字頻率合成器(DDS)調(diào)制到中頻,再通過(guò)鎖相環(huán)(PLL)倍頻到射頻,最后通過(guò)功率放大器放大信號(hào)后,由PA_OUT導(dǎo)出射頻信號(hào),再通過(guò)天線發(fā)射出去。
1.1.3 串行控制接口工作原理
串行控制接口包括CLOCK,DATA,STOBE三部分,控制著TRF6900內(nèi)部所有的寄存器,包括DDS參數(shù)設(shè)定寄存器和其他的控制寄存器。在CLOCK的每一個(gè)上升沿,DATA管腳的邏輯值送入24 b的移位寄存器,當(dāng)STOBE電平被抬高時(shí),設(shè)定的參數(shù)被送入選定的鎖存器。TRF6900有四個(gè)可編程的24 b控制字(A,B,C,D)?？刂谱諥和B分別控制DDS模式0和模式1狀態(tài)下輸出信號(hào)頻率?？刂谱諧負(fù)責(zé)鎖相環(huán)和DDS模式0的設(shè)定?？刂谱諨負(fù)責(zé)調(diào)制和DDS模式1的設(shè)定。
1.2 數(shù)字基帶部分
數(shù)字基帶部分基于微型控制器MSP430F1121。通過(guò)它將外部的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合TRF6900的數(shù)字信號(hào),再配合軟件設(shè)計(jì)可以很方便地進(jìn)行智能化轉(zhuǎn)換。數(shù)字基帶部分的硬件電路由RS 232和MSP430F1121組成,如圖1所示。
MSP430F1121微型控制器是一款超低功耗、高性能的16位精簡(jiǎn)指令集MCU,主要由以下部分組成:基礎(chǔ)時(shí)鐘模塊,包括1個(gè)數(shù)控振蕩器(DCO)和1個(gè)晶體振蕩器;看門狗定時(shí)器Watchdog Timer,可用作通用定時(shí)器;帶有3個(gè)捕捉/比較寄存器的16位定時(shí)器Timer_A;2個(gè)具有中斷功能的8位并行端口:P1與P2;模擬比較器Comparator_A[2]。
圖1 無(wú)線射頻收發(fā)系統(tǒng)電路
2 系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算
2.1 鑒相器的參考頻率
鑒相器是PPL構(gòu)成鎖相環(huán)中的單元模塊之一,其輸入的參考頻率是由DDS的輸出信號(hào)決定的。基于DSS技術(shù)的頻率合成器能很好地滿足各項(xiàng)指標(biāo)性能,同時(shí)也使設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單。鑒相器輸出頻率的分辨率為:
fpd=fref/224
式中:fpd是鑒相器的最小輸入頻率,也是DDS時(shí)鐘頻率fref的20,即最低有效位的權(quán)值。TRF6900 DDS累加器有24位,fpd乘以預(yù)標(biāo)值N(可選擇256或者512),由它可得出最小頻率的步進(jìn)值為:
Δf=N×fpd
累加器的輸入是24位的用戶串行數(shù)據(jù)(控制字),時(shí)鐘基準(zhǔn)信號(hào)作為累加器的工作時(shí)鐘信號(hào),兩者決定頻率的分辨率;輸出是一串抽樣斜坡數(shù)字脈沖,空號(hào)頻率等于時(shí)鐘頻率。經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換后得到模擬域的正弦信號(hào)fo_DSS,它代表基準(zhǔn)相位,即作為鑒相器的基準(zhǔn)輸入信號(hào)。DDS的最終性能主要取決于D/A轉(zhuǎn)換過(guò)程中的量化誤差以及濾波特性。
2.2 晶振時(shí)鐘電路及頻率
2.2.1 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算
晶振采用并聯(lián)諧振的工作方式,如圖1中23~24腳電路所示。電路總的相移為360°,其中反向器提供180°的相移,R7和C22提供90°的滯后相位,晶振和電容C1也帶來(lái)90°的相位滯后。并聯(lián)工作的晶振是作為電感用的。
晶振接入電容補(bǔ)償相移以滿足振蕩條件。
偏振電阻R1用于設(shè)置反相器的偏置點(diǎn),典型值是VCC引腳值的二分之一。R1過(guò)小,將降低環(huán)路增益,破壞網(wǎng)絡(luò)反饋條件,典型值是1~5 MΩ?？梢杂^察23引腳的輸出頻率隨電壓的變化情況。如果晶振有過(guò)驅(qū)動(dòng),則增大電壓后,輸出頻率會(huì)下降,此時(shí)應(yīng)該微調(diào)電阻R2(調(diào)高)。注意,R2應(yīng)該足夠小,以確保振蕩器在小于最小工作電壓的情況下能夠起振。C1和晶振的旁路電容C0及反相器的輸入電容共同構(gòu)成了晶振的輸入電容。要提供穩(wěn)定度,晶振的輸入電容典型值可選擇20~30 pF。
2.2.2 頻率的選擇
根據(jù)抽樣定理可知,時(shí)鐘頻率fref(fref/2即為Naquist頻率)對(duì)量化噪聲功率、冗余信號(hào)電平以及輸出頻譜中由于不滿足抽樣定理而帶來(lái)的干擾信號(hào)、時(shí)鐘頻率和鑒相器的參考基準(zhǔn)頻率fo_DSS(即由DSS得到的信號(hào)頻率fref/fo_DSS)的比率越大,頻率合成器的輸出信號(hào)頻譜所受到的干擾就越少。時(shí)鐘頻率的具體計(jì)算方法如下:
假設(shè)要使基于DDS的PLL構(gòu)成的頻率合成器的輸出頻率為906.24 MHz(與DSS得到的輸出信號(hào)頻率fo_DSS即鑒相器的參考基準(zhǔn)頻率要區(qū)別開來(lái)),經(jīng)過(guò)256或者512分頻(可選),假設(shè)為256,那么DDS的輸出信號(hào)頻率fo_DSS就應(yīng)等于906.24/256=3.54 MHz,可得到PLL的輸出頻率的計(jì)算公式:
fout=N×DDS值×fref/224
=N×DSS-x×fref/224
式中:預(yù)標(biāo)值N可選擇256或者512,DDS_x為控制字A或B的值。
DSS頻率值可通過(guò)串行口控制字編程設(shè)置,其最低有效位是20,最高有效位是223。兩個(gè)最高位(23,22位)用戶不可訪問(wèn),系統(tǒng)內(nèi)部自動(dòng)置為0,21-0位,并由用戶編程設(shè)置。其中,A字對(duì)應(yīng)DDS-0即模式0的頻率;B字對(duì)應(yīng)DDS-1即模式1的頻率;C字控制PLL、數(shù)據(jù)限制器和模式1寄存器的設(shè)置;D字控制調(diào)制方式(如頻偏大小)和模式0寄存器的設(shè)置。
2.3 載波頻率計(jì)算
由時(shí)鐘頻率經(jīng)過(guò)基于DDS的頻率合成器可得到VCO輸出的載波頻率。對(duì)于典型的25.6 MHz時(shí)鐘頻率,由表1可得當(dāng)DDS控制字為001,000,111,0000,000,000時(shí),可計(jì)算出的VCO輸出頻率即載波頻率為915 MHz。
由表1可知:
DDS值=221+217+216+215+213+212+
211+210+29=2 342 400
表1 DSS控制字
223222221220219218217216215214213212
001000111011
21121029282726252423222120
111000000000
最后的VCO輸出頻率為:
fout=N×DSS值×fref/224
=256×2 342 400×(25.6×106/16 777 216)
=915 MHz
2.4 DSS控制字的計(jì)算
TRF6900的FSK調(diào)制是由專門的FSK頻偏寄存器來(lái)完成。A,B控制字用來(lái)設(shè)置接收機(jī)和發(fā)射機(jī)的頻率及信道。在應(yīng)用系統(tǒng)的使用中,A,B控制字用來(lái)設(shè)置FSK頻偏。用于FSK方式時(shí)DDS控制字的計(jì)算方法如下:
假設(shè)載波頻率為915.0 MHz,頻偏為20 kHz,即A字對(duì)應(yīng)的VCO輸出頻率fout1=915.00 MHz;B字對(duì)應(yīng)的VCO輸出頻率fout2=915.02 MHz;時(shí)鐘頻率fclock=fref=25.6 MHz;分頻比N=256。下面計(jì)算A,B控制字:
A字對(duì)應(yīng)于DDS_0值:
DDS_0= /fref
= ×224/25.6×106
=2.342 4×106(10)
=001000111011111000000000(2)
所得的二進(jìn)制的DDS_0將裝入A控制字中。
B字對(duì)應(yīng)于DDS_1值:
DDS_1=/fref
= ×224/25.6×106
=2.342 4×106(10)
=001000111011111000110011(2)
所得的二進(jìn)制的DDS_1將裝入B控制字中。
2.5 本地振蕩器
TRF6900的本地振蕩器(LO)是鎖相環(huán)PLL形式,由基于片上DDS的頻率合成器、低通濾波器(LPF)和壓控振蕩器(VCO)構(gòu)成。
2.5.1 VCO的電路設(shè)計(jì)
壓控振蕩器是輸出信號(hào)頻率隨輸入控制電壓變化的振蕩器。為了減小相位噪聲,VCO電路通常由分立元件構(gòu)成。
LC諧振槽路的諧振頻率:
fTANK=1/
CTOTAL=C2+1/(1/CVR2)〗
諧振頻率時(shí)的電感值:
L=(1/2)ZINQP)/QLOAD-ZIN〗/ 2πfQP
式中:|ZIN|為TRF6900內(nèi)部振蕩器的輸入阻抗;
QLOAD為諧振回路的品質(zhì)因數(shù);
QP為電感的品質(zhì)因數(shù);
f為諧振頻率。
2.5.2 VCO的靈敏度
變?nèi)荻O管的電容大小與調(diào)諧電壓成正比,VCO的靈敏度:
KVCO=Δf/ΔUUNE
式中:Δf=f1-f2,ΔUUNE=Utune1- Utune2。
2.5.3 參數(shù)計(jì)算
設(shè)計(jì)的無(wú)線收發(fā)電路工作在868～928 MHz ISM頻段。假設(shè)TRF6900的VCO輸出頻率為880～950 MHz,調(diào)諧電壓為0.3～2 V。TRF6900振蕩器的輸入阻抗|ZIN|即引腳13和14間的電阻大小約為1 400 Ω;諧振回路的品質(zhì)因數(shù)必須大于等于10;在915 MHz時(shí),電感的品質(zhì)因數(shù)大約等于80。由公式可得:L≤10.65 nH,取L=10 nH標(biāo)準(zhǔn)值。
從方程中可知:
當(dāng)f1=880 MHz時(shí):
CTOTAL_f1=1/
3.271 pF
當(dāng)fc=915 MHz時(shí):
CTOTAL_fc=1/
3.025 1 pF
當(dāng)f2=950 MHz時(shí):
CTOTAL_f2=1/
2.807 pF
為了擴(kuò)大變?nèi)荻O管的調(diào)諧范圍,根據(jù)以上的計(jì)算,C2可以取2.2 pF,C1可取3.3 pF。
當(dāng)Utune≤0.5 V時(shí),CVR≥6.103 pF;
當(dāng)Utune≤2 V時(shí),CVR≥1.919 pF。
設(shè)計(jì)時(shí)采用Alpha Industries的SMV1247系列變?nèi)荻O管,其參數(shù)如下:
當(dāng)UR=0.25 V時(shí),CVR7.500 pF;
當(dāng)UR=1.25 V時(shí),CVR3.660 pF;
當(dāng)UR=2.00 V時(shí),CVR1.880 pF。
要注意的是因?yàn)镻CB的分布電容不可預(yù)測(cè),隨工作頻率變化而變化,所以在PCB調(diào)試時(shí)要進(jìn)行必要的修正,這里采用經(jīng)驗(yàn)值。
現(xiàn)在對(duì)上述元件參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證:
對(duì)于0.25 V時(shí)的ftune,依據(jù)公式有┆CTOTAL=3.346 pF;
對(duì)于2.00 V時(shí)的ftune,有CTOTAL=2.799 pF。
由上述方程式可知,槽路的諧振頻率:f1_TANK颯870 MHz,f2_TANK951 MHz。顯然,能滿足880～940 MHz頻率調(diào)諧范圍。對(duì)于滿足880～940 MHz的頻率調(diào)諧范圍的元件參數(shù),取L=10 nH,C1=3.3 pF,C2=2.2 pF,變?nèi)荻O管為SMV1247-079。最后可得出VCO的靈敏度KVCO46 MHz/V。
2.5.4 環(huán)路濾波器的設(shè)計(jì)
(1) 計(jì)算公式
環(huán)路濾波器是一個(gè)典型的二階低通濾波器,用于頻率合成器中電荷泵電流模式。二階元件的計(jì)算公式:
C1=(TPKPDKVCO)/N(2ζωN+ω2NTP)
(1)
C2=C1{T2-1}
(2)
R2=(1/C2)
(3)
式中:KPD為鑒相器增益(單位:A/rad),KPD=ICP/2π;
KVCO為VCO增益(單位:rad/V);
N為分頻比;
ζ為阻尼比,有效范圍是0
ωN為自然諧振頻率(單位:rad/sec),ωN=(2×BN)/2。
(2) 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
VCO有加速和正常兩種工作模式,鎖存時(shí)間都要小于250 μs。正常模式用于精確控制并保持VCO工作所需頻率;加速模式利用APLL鎖相環(huán)加速因子來(lái)提供快速粗調(diào),它可以使用TRF6900軟件根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。DSS的諧振通常在環(huán)路帶寬內(nèi),不能用環(huán)路濾波器抑制,但降低環(huán)路濾波的帶寬可以減小DSS諧波產(chǎn)生的可能性[4]。正確選擇時(shí)鐘基準(zhǔn)頻率能較好地抑制DSS諧波。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
軟件部分主要由主程序和各個(gè)子程序組成[9]。主流程圖包括兩部分:一是設(shè)備初始化;二是循環(huán)部分(loop_main)設(shè)置相關(guān)的循環(huán)程序。初始化部分主要是設(shè)置端口、模式和時(shí)鐘系統(tǒng);循環(huán)部分(loop_main)提供RS 232和射頻(RF)通信,包括校驗(yàn)總和的初始化。篇幅所限這里不做介紹。
4 結(jié) 語(yǔ)
本設(shè)計(jì)根據(jù)TRF6900收發(fā)芯片的特點(diǎn)和微型控制器MSP430F112的優(yōu)點(diǎn)設(shè)計(jì)的無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng),經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)證明,其發(fā)射端能正確地將數(shù)據(jù)傳送出去;同時(shí),經(jīng)TRF6900發(fā)射后,接收端也能正確接收并顯示數(shù)據(jù)。系統(tǒng)完成了比較完善的硬件設(shè)計(jì)以及抗干擾措施,今后將繼續(xù)開發(fā)系統(tǒng)軟件,這樣就可以保證系統(tǒng)工作的安全性和可靠性,并具有通用性,便于投入實(shí)際應(yīng)用,具有廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
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