溫度傳感器設計方案（一）

　　設計要求：

　　（1）溫度低于或超出設定溫度范圍時發(fā)出報警。

　　（2）溫度值可在數(shù)碼管上實時數(shù)字顯示。

　　（3）報警溫度可以由人工自由設定。

　　在單片機電路設計中，大多數(shù)都是使用傳感器，所以這是非常容易想到的，所以可以采用一直溫度傳感器DS18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測溫度值，進行轉(zhuǎn)換，就可以滿足設計要求。

　　設計框圖

　　根據(jù)資料設計出如圖方案框圖

　　工作原理

　　（1） DS18B20溫度傳感器的簡介：

　　DS18B20的測溫原理中，低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器的脈沖輸入。

　　計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將-55度所對應的基數(shù)分別置入減法計數(shù)器和溫度寄存器中，減法計數(shù)器對低溫系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法基數(shù)，當減法計數(shù)器的預置值減到0時溫度寄存器的值將加1，減法計數(shù)器的預制將重新被裝入，減法計數(shù)器重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行基數(shù)。

　　當斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，，其輸出用于修正減法計數(shù)器的預置值，只要計數(shù)門仍未關閉就重復上述過程，直至溫度寄存器值達到被測溫度值，這就是DS18B20的測溫原理。

　　（2） 主要設計過程如下：

　　我們設計的溫度系統(tǒng)是由中央控制器、溫度檢測器及顯示器組成。控制器采用單片機C51系列，溫度檢測部分采用DS18B20溫度傳感器，用LCD做顯示器。溫度傳感器DS18B20采集溫度信號送給該單片機處理，存儲器通過單片機對某些時間點的數(shù)據(jù)進行存儲，單片機再溫度數(shù)據(jù)送LCD顯示，已達到顯示當前溫度的目的。

　　溫度采集模塊：

　　單片機控制及AD轉(zhuǎn)換模塊

　　顯示模塊

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　　報警模塊：

　　電源模塊

　　溫度傳感器設計方案（二）

　　基于DS18B20溫度傳感器設計

　　本設計的主要內(nèi)容是應用單片機和溫度傳感器設計一個數(shù)字溫度表，DS18B20是一種可組網(wǎng)的高精度數(shù)字溫度傳感器，由于其具有單總線的獨特優(yōu)點，可以使用戶輕松地組建起傳感器網(wǎng)絡，并可使多點溫度測量電路變得簡單、可靠。本設計基于數(shù)字溫度傳感器DS18B20，以AT89C51片機為核心設計此測試系統(tǒng)，具有結構簡單、測溫精度高、穩(wěn)定可靠的優(yōu)點。可實現(xiàn)溫度的實時檢測和顯示，本文給出了系統(tǒng)的硬件電路詳細設計和軟件設計方法，經(jīng)過調(diào)試和實驗驗證，實現(xiàn)了預期的全部功能。

　　電路設計

　　1、 設備整機結構及硬件電路框圖

　　根據(jù)設計要求與設計思路，設計硬件電路框圖如下圖所示， 4位數(shù)碼管顯示器系統(tǒng)中AT89C51成對DS18B20初始化、溫度采集、溫度轉(zhuǎn)換、溫度數(shù)碼顯示。

　　本裝置詳細組成部分如下：

　　a、主控模塊：AT89C51片機；

　　b、 傳感器電路：DS18B20溫度傳感器；

　　c、電路：四位數(shù)碼管顯示。

　　按照系統(tǒng)設計功能的要求，確定系統(tǒng)由3個模塊組成：主控制器、測溫電路和顯示電路。

　　數(shù)字溫度計總體電路結構框圖所示：

　　2、單片機的選擇

　　單片機AT89C51有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設計使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。

　　AT89C51的管腳結構圖：

　　3、 溫度顯示電路

　　四位共陽極數(shù)碼管，能夠顯示小數(shù)和負溫度。零下時，第一個數(shù)碼管顯示負號。當溫度超過99.9時，四個數(shù)碼管全部亮。列掃描用P2.0—P2.3來實現(xiàn)，列驅(qū)用NOT。電路仿真圖如下：

　　4、 溫度傳感器

　　DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。電路圖如下：

　　系統(tǒng)總電路圖如下

　　5、 軟件設計

　　主要包括主程序、讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計算溫度子程序和現(xiàn)實數(shù)據(jù)刷新子程序等。

　　主程序 主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示、讀出并處理DS18B20的測量溫度值。溫度測量每1S進行一次。主流程圖如下：

　　讀出溫度子程序 讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)。在讀出時須進行CRC校驗，校驗有錯時不進行溫度數(shù)據(jù)的改寫。流程圖如下：

　　溫度轉(zhuǎn)換命令子程序 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令。當采用12位分辨率時，轉(zhuǎn)換時間約為750ms。在本程序設計中，采用1s顯示程序延時法等待轉(zhuǎn)換的完成。流程圖如下：

　　計算溫度子程序 計算溫度子程序?qū)AM中讀取值進行BCD碼的轉(zhuǎn)換運算，并進行溫度值正負的判定。

　　顯示數(shù)據(jù)刷新子程序 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進行刷新操作，當最高數(shù)據(jù)顯示位為0時，將符號顯示位移入下一位。

　　6、 系統(tǒng)所運用的功能介紹：

　　DS18B20與單片機之間采用串行通信的方式進行數(shù)據(jù)讀寫。

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300b單端膽機電路圖（一）

300B單端功放名聞遐邇，人見人愛，制作電路層出不窮，競放異彩。本次介紹的電路比較簡單傳統(tǒng)，主要著眼于降低燈絲交流供電所產(chǎn)生的交流聲來改善其聲音質(zhì)量。

電路介紹

300B是直熱式功率管，燈絲加熱有交流或直流供電兩種方式。兩種燈絲加熱方式各有所長。一般認為，就音質(zhì)而言，交流加熱比較有利，缺點是交流聲較直流加熱時大一些。因此，如果300B燈絲采用交流加熱時，設法最大限度地降低其殘留噪聲，那么就可能取得較好的音質(zhì)。為了降低300B殘留噪聲，最為簡便的方法是避免采用取自輸出變壓器二次側(cè)繞組加至前級的負反饋回路，或者說，盡量減小負反饋量，最好是取消負反饋回路。本電路對300B燈絲采用交流加熱，同時取消負反饋并注重電壓放大級的設計，以求獲得較好的音質(zhì)。

圖1為本機電路圖。除個別地方不同常規(guī)之外，可以說是十分傳統(tǒng)的電路結構。整個電路相當簡潔，盡量省去不必要的元件和電路，減少了器件數(shù)量。整機所用電子管的一般應用值和特性見附表。

本功放采用兩級電壓放大，都采用SRPP電路結構。SRPP原是為高頻放大而研制的電路，現(xiàn)在把它用于低頻放大電路，理所當然可望獲得更為寬闊的頻率響應。由于三極管放大的噪聲要比五極管小，所以本機兩級電壓放大均采用三極管。輸入級特意選用了雙三極管5814A，該管相當于12AU7的高性能管，目的在于最大限度地減小輸入級的放大噪聲。由于5814A的放大因數(shù)（μ）低，采用SRPP電路能夠提高該級的增益和降低其輸出阻抗。第2級電壓放大采用12BH7A，該管適用于音頻放大、振蕩和脈沖放大，因而作為低頻應用具有良好的性能保證。該級工作電流取得較大，目的是為300B提供足夠驅(qū)動力。根據(jù)圖1中5814A、12BH7A陰極電壓和陰極電阻，可估算它們的靜態(tài)工作電流。

（1）5814A靜態(tài)工作電流

I=6.7（v）／3900（Ω）=0.0017（A）=1.7（mA）

（2）12BH7A靜態(tài)工作電流

I=5.8（V）／1500（Ω）=0.0038（A）=3.8（mA）

上述兩級電壓放大的最大輸出電壓（削波點前）達到90V，足以滿足推動300B的需要。此外，兩級電壓放大級的噪聲小，失真低，為整機采用無負反饋放大奠定了基礎。

功率輸出級300B采用初級阻抗為3.5kΩ的輸出變壓器，從圖l中實測陰極電壓可知其靜態(tài)電流為I=64（V）／1000（Ω）=0．064（A）=64（mA）

由此可見，300B的工作狀態(tài)介于附表所示兩種工作狀態(tài)之間。根據(jù)陰極電壓可以估算出300B柵極推動電壓為U=64（V）&TImes;0．7=44-8（V）≈45（V）。顯然，該值比電壓放大級最大輸出電壓小得多，這有利于300B獲得足夠的驅(qū)動且失真也較低。300B柵極與輸入級陰極之間的680kΩ（2W）電阻是電壓放大級之間的負反饋電阻，可減小電壓增益200左右，也能降低一些電壓放大級的失真。

為了監(jiān)視輸出級工作電流，300B陰極經(jīng)100kΩ電阻串有一只1mA電流表。這樣一來，使該電流表轉(zhuǎn)換成100V電壓表，由于300B陰極電阻為lkΩ，每伏讀數(shù)相當于lmA電流。60V相當于60mA靜態(tài)電流。該表設有轉(zhuǎn)換開關，以分別監(jiān)測左、右聲道300B工作電流。

電源部分電路也很平常，但濾波元件數(shù)值對本機交流聲有一定影響，故應予足夠重視。首先注意到濾波輸入電容的容量取得較小（4μF／600V油浸電容），以防整流管流過的浪涌電流過大而損壞。同時也預防開機瞬間出現(xiàn)過高的直流高壓損壞相關元囂件。為了減小高壓紋波，采用電感和電阻構成的兩級兀型濾波電路，而且濾波電容的容量相當大，制作時務必予以充分注意為了進一步減少交流聲，特別是由燈絲交流供電產(chǎn)生的交流聲，在高壓B1與300B燈絲中心點之間跨接一只20uF／500V電解電容，從而達到一定的反相抵消作用。通過以上一些措施，使整機交流聲大為減小，即使把耳朵貼近音箱也完全聽不到殘留的噪聲。濾波電解電容上所并聯(lián)的電阻R1和R2（每個用270kΩ／6W電阻2只并聯(lián)而成）為泄漏電阻，開機可防止過高瞬時電壓，關機后則起到泄放高壓的作用。電壓放大級燈絲繞組通過0.1μF／600V電容接地，主要是起交流接地的作用。

300b單端膽機電路圖（二）

圖3是一個素質(zhì)高而且容易制作的線路，簡潔明了，V1是增益級，V2是推動極，V3為功放級，V4是高壓整流，全機用三只膽管。功放級采用的是300B經(jīng)典的單端輸出線路，自給偏壓的供給方式，自給偏壓的方式不單使功放管工作安全，而且還可以增加膽味．而固定偏壓時雖然輸出功率稍大，動態(tài)也大，但音色受到影響，不能充分發(fā)揮300B嬌潤音色的特點。因此，偏壓的供給方式不同，音色的表現(xiàn)也不一樣。300B工作在甲類狀志，屏極電壓在400V時，可以得到8W以上的不失真輸出功率，輸出變壓器初級阻抗3.5kΩ，次級可接4、8、16Ω的揚聲器。陰極電阻的阻值—般在820Ω—1kΩ之間選取，陰極電阻接有旁路電容，以使陰極電阻上的電壓穩(wěn)定。陰極電阻經(jīng)C5接有負反饋電壓至柵極，不過C5的負反饋作用很小，因為C5比C4的容量小得多，對音頻電壓的阻抗比C4大，音頻成分基本被C4旁路了，經(jīng)C5反饋到柵極的分量很少，并且又經(jīng)R9的分壓，所以反饋給柵極的分量很小。

300b單端膽機電路圖（三）

傳統(tǒng)的三極管放大級推300B

該電路如圖1所示，是最簡單的一種，由一只6SL7和一只300B構成。先看輸入電壓放大級。現(xiàn)代音源沒備的輸出信號電壓一般可達到1V～2V，故本功放的輸入靈敏度設定為1．4V。為了保證有足夠的富裕量，應將輸入信號電壓定為0．7V，每個聲道功放管300B柵極的推動信號電壓為35V左右，這時要求輸入電壓放大級的增益為35V／0．7V=50，這樣功放管的柵極才能獲得足夠的推動能力。本功放的輸入電壓放大級與推動放大級由高放大系數(shù)雙三極電子管6SL7（6N9P）擔任，該管放大系數(shù)為70，前一半三極管用來作輸入電壓放大，在共陰極A類放大器中，單級增益可達50以上。經(jīng)放大后的音頻信號由屏極輸出，為了拓寬頻響，減小相位失真，輸入電壓放大級與推動放大級采用直接耦合的方式。

6SL7雙三極管的另一半擔任推動放大級。采用陰極輸出器的方式，將放大后的音頻信號由電容器耦合到功放管300B的柵極。陰極輸出電路利于輸入級與功放級之間達到匹配。

陰極輸出級的最大特點是具有深度的電流負反饋作用，它能使功放整機的失真度、頻率響應與信噪比等各項電性能得到較大改善。需要指出的是，本級推動管的屏極電壓約為280V，陰極電壓約為14oV，陰極電位相當高，而電子管手冊中給出的6SL7陰極與燈絲耐壓小于IOOV，超過此極限電壓，陰極與燈絲有被擊穿的危險。為此，本電路將功放管陰極中取出70V直流電壓，與6SL7電子管的燈絲一端相連，以提高該管的燈絲直流電位，這樣該管的陰極與燈絲間的直流電位差為140V-70V=70V，即低于10oV，以確保陰極與燈絲間的安全。

300b單端膽機電路圖（四）

SRPP電路推3o0B

該電路如圖2所示。SRPP電路具有增益高、失真低、輸出阻抗低和高頻特性好等優(yōu)點。由雙三極管6SL7構成SRPP電路，其輸出直接送到300B的柵極。整流管仍然是5U4，只是整流輸出的電壓較高，為560V，加到300B的屏極上電壓為55OV。由于30oB的極限額定屏壓為480V，于是便在300B燈絲（兼陰極）上加上200V偏壓，這樣300B屏陰之間的電壓便為350V了，使300B處于安全工作范圍。300B的燈絲采用橋堆整流后獲得的直流5V供電。該SRPP電路為全對稱電路，供電電壓為280V，中點電壓為140V。280V由560V經(jīng)220kf~1W的電阻降壓產(chǎn)生。280V再經(jīng)100kf~電阻降壓便獲得300B陰極上的200V偏壓。

300b單端膽機電路圖（五）

再加一級前置放大

該電路如圖3所示，它是在圖2的基礎上，用半邊6SN7再增加一級放大。SRPP電路由雙三極管5687擔任。這樣，一臺立體聲功放便可由一只6SN7、兩只5687和一只300B構成。這也是百分之百的單端A類無負反饋設計，電源可采用5U4G高壓真空管整流，配合扼流圈和電容濾波輸出。它使用一支6SN7雙三極管作音頻信號輸人級，然后才接上音量電位器，這一級輸出再送到以5687雙三極管構成的SRPP驅(qū)動級。然后接上300B。

在6SN7與5687之間設置音量電位器，是本機最令人叫絕的設計妙招之一。以6SN7作輸入級的好處是輸入富裕度寬，能擔當起高性能之初級緩沖或放大器之重任，它的功能等于一部前級擴大機的高電平輸出端。在此只需要加一支電位器，即可省去一部可能劣化音質(zhì)的前級擴大機。另一妙招是它可以擔保5687強大的推動力不致釋放出過高電平，致使300B超出線性工作范圍而犧牲音質(zhì)。

另外，它在5687的陰極電流上也有令人叫絕的安排，即是把5687的陰極接地與300B的負極絞接在一起，完成了“快速接地”之事，同時也確保最“無負反饋”的理論與實現(xiàn)。耦合電容采用PP材質(zhì)的CDE電容，如果采用Jensen油質(zhì)銀腳電容，則為超級發(fā)燒。300B電壓420V，偏壓電流75mA，純A類輸出功率8W-9W。300B的燈絲采用直流穩(wěn)壓供電，為此增加不少裝機難度。如果這部分電路制作在一個PCB電路板上，將會大幅簡化裝機難度，連初學者也可以人手。

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