温度传感器设计方案（一）

　　设计要求：

　　（1）温度低于或超出设定温度范围时发出报警。

　　（2）温度值可在数码管上实时数字显示。

　　（3）报警温度可以由人工自由设定。

　　在单片机电路设计中，大多数都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一直温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。

　　设计框图

　　根据资料设计出如图方案框图

　　工作原理

　　（1） DS18B20温度传感器的简介：

　　DS18B20的测温原理中，低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器，高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器的脉冲输入。

　　计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55度所对应的基数分别置入减法计数器和温度寄存器中，减法计数器对低温系数晶振产生的脉冲信号进行减法基数，当减法计数器的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器的预制将重新被装入，减法计数器重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行基数。

　　当斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，，其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值，这就是DS18B20的测温原理。

　　（2） 主要设计过程如下：

　　我们设计的温度系统是由中央控制器、温度检测器及显示器组成。控制器采用单片机C51系列，温度检测部分采用DS18B20温度传感器，用LCD做显示器。温度传感器DS18B20采集温度信号送给该单片机处理，存储器通过单片机对某些时间点的数据进行存储，单片机再温度数据送LCD显示，已达到显示当前温度的目的。

　　温度采集模块：

　　单片机控制及AD转换模块

　　显示模块

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　　报警模块：

　　电源模块

　　温度传感器设计方案（二）

　　基于DS18B20温度传感器设计

　　本设计的主要内容是应用单片机和温度传感器设计一个数字温度表，DS18B20是一种可组网的高精度数字温度传感器，由于其具有单总线的独特优点，可以使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。本设计基于数字温度传感器DS18B20，以AT89C51片机为核心设计此测试系统，具有结构简单、测温精度高、稳定可靠的优点。可实现温度的实时检测和显示，本文给出了系统的硬件电路详细设计和软件设计方法，经过调试和实验验证，实现了预期的全部功能。

　　电路设计

　　1、 设备整机结构及硬件电路框图

　　根据设计要求与设计思路，设计硬件电路框图如下图所示， 4位数码管显示器系统中AT89C51成对DS18B20初始化、温度采集、温度转换、温度数码显示。

　　本装置详细组成部分如下：

　　a、主控模块：AT89C51片机；

　　b、 传感器电路：DS18B20温度传感器；

　　c、电路：四位数码管显示。

　　按照系统设计功能的要求，确定系统由3个模块组成：主控制器、测温电路和显示电路。

　　数字温度计总体电路结构框图所示：

　　2、单片机的选择

　　单片机AT89C51有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。

　　AT89C51的管脚结构图：

　　3、 温度显示电路

　　四位共阳极数码管，能够显示小数和负温度。零下时，第一个数码管显示负号。当温度超过99.9时，四个数码管全部亮。列扫描用P2.0—P2.3来实现，列驱用NOT。电路仿真图如下：

　　4、 温度传感器

　　DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。电路图如下：

　　系统总电路图如下

　　5、 软件设计

　　主要包括主程序、读出温度子程序、温度转换命令子程序、计算温度子程序和现实数据刷新子程序等。

　　主程序 主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20的测量温度值。温度测量每1S进行一次。主流程图如下：

　　读出温度子程序 读出温度子程序的主要功能是读出RAM中的9字节。在读出时须进行CRC校验，校验有错时不进行温度数据的改写。流程图如下：

　　温度转换命令子程序 温度转换命令子程序主要是发温度转换开始命令。当采用12位分辨率时，转换时间约为750ms。在本程序设计中，采用1s显示程序延时法等待转换的完成。流程图如下：

　　计算温度子程序 计算温度子程序将RAM中读取值进行BCD码的转换运算，并进行温度值正负的判定。

　　显示数据刷新子程序 显示数据刷新子程序主要是对显示缓冲器中的显示数据进行刷新操作，当最高数据显示位为0时，将符号显示位移入下一位。

　　6、 系统所运用的功能介绍：

　　DS18B20与单片机之间采用串行通信的方式进行数据读写。

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300b单端胆机电路图（一）

300B单端功放名闻遐迩，人见人爱，制作电路层出不穷，竞放异彩。本次介绍的电路比较简单传统，主要着眼于降低灯丝交流供电所产生的交流声来改善其声音质量。

电路介绍

300B是直热式功率管，灯丝加热有交流或直流供电两种方式。两种灯丝加热方式各有所长。一般认为，就音质而言，交流加热比较有利，缺点是交流声较直流加热时大一些。因此，如果300B灯丝采用交流加热时，设法最大限度地降低其残留噪声，那么就可能取得较好的音质。为了降低300B残留噪声，最为简便的方法是避免采用取自输出变压器二次侧绕组加至前级的负反馈回路，或者说，尽量减小负反馈量，最好是取消负反馈回路。本电路对300B灯丝采用交流加热，同时取消负反馈并注重电压放大级的设计，以求获得较好的音质。

图1为本机电路图。除个别地方不同常规之外，可以说是十分传统的电路结构。整个电路相当简洁，尽量省去不必要的元件和电路，减少了器件数量。整机所用电子管的一般应用值和特性见附表。

本功放采用两级电压放大，都采用SRPP电路结构。SRPP原是为高频放大而研制的电路，现在把它用于低频放大电路，理所当然可望获得更为宽阔的频率响应。由于三极管放大的噪声要比五极管小，所以本机两级电压放大均采用三极管。输入级特意选用了双三极管5814A，该管相当于12AU7的高性能管，目的在于最大限度地减小输入级的放大噪声。由于5814A的放大因数（μ）低，采用SRPP电路能够提高该级的增益和降低其输出阻抗。第2级电压放大采用12BH7A，该管适用于音频放大、振荡和脉冲放大，因而作为低频应用具有良好的性能保证。该级工作电流取得较大，目的是为300B提供足够驱动力。根据图1中5814A、12BH7A阴极电压和阴极电阻，可估算它们的静态工作电流。

（1）5814A静态工作电流

I=6.7（v）／3900（Ω）=0.0017（A）=1.7（mA）

（2）12BH7A静态工作电流

I=5.8（V）／1500（Ω）=0.0038（A）=3.8（mA）

上述两级电压放大的最大输出电压（削波点前）达到90V，足以满足推动300B的需要。此外，两级电压放大级的噪声小，失真低，为整机采用无负反馈放大奠定了基础。

功率输出级300B采用初级阻抗为3.5kΩ的输出变压器，从图l中实测阴极电压可知其静态电流为I=64（V）／1000（Ω）=0．064（A）=64（mA）

由此可见，300B的工作状态介于附表所示两种工作状态之间。根据阴极电压可以估算出300B栅极推动电压为U=64（V）&TImes;0．7=44-8（V）≈45（V）。显然，该值比电压放大级最大输出电压小得多，这有利于300B获得足够的驱动且失真也较低。300B栅极与输入级阴极之间的680kΩ（2W）电阻是电压放大级之间的负反馈电阻，可减小电压增益200左右，也能降低一些电压放大级的失真。

为了监视输出级工作电流，300B阴极经100kΩ电阻串有一只1mA电流表。这样一来，使该电流表转换成100V电压表，由于300B阴极电阻为lkΩ，每伏读数相当于lmA电流。60V相当于60mA静态电流。该表设有转换开关，以分别监测左、右声道300B工作电流。

电源部分电路也很平常，但滤波元件数值对本机交流声有一定影响，故应予足够重视。首先注意到滤波输入电容的容量取得较小（4μF／600V油浸电容），以防整流管流过的浪涌电流过大而损坏。同时也预防开机瞬间出现过高的直流高压损坏相关元嚣件。为了减小高压纹波，采用电感和电阻构成的两级兀型滤波电路，而且滤波电容的容量相当大，制作时务必予以充分注意为了进一步减少交流声，特别是由灯丝交流供电产生的交流声，在高压B1与300B灯丝中心点之间跨接一只20uF／500V电解电容，从而达到一定的反相抵消作用。通过以上一些措施，使整机交流声大为减小，即使把耳朵贴近音箱也完全听不到残留的噪声。滤波电解电容上所并联的电阻R1和R2（每个用270kΩ／6W电阻2只并联而成）为泄漏电阻，开机可防止过高瞬时电压，关机后则起到泄放高压的作用。电压放大级灯丝绕组通过0.1μF／600V电容接地，主要是起交流接地的作用。

300b单端胆机电路图（二）

图3是一个素质高而且容易制作的线路，简洁明了，V1是增益级，V2是推动极，V3为功放级，V4是高压整流，全机用三只胆管。功放级采用的是300B经典的单端输出线路，自给偏压的供给方式，自给偏压的方式不单使功放管工作安全，而且还可以增加胆味．而固定偏压时虽然输出功率稍大，动态也大，但音色受到影响，不能充分发挥300B娇润音色的特点。因此，偏压的供给方式不同，音色的表现也不一样。300B工作在甲类状志，屏极电压在400V时，可以得到8W以上的不失真输出功率，输出变压器初级阻抗3.5kΩ，次级可接4、8、16Ω的扬声器。阴极电阻的阻值—般在820Ω—1kΩ之间选取，阴极电阻接有旁路电容，以使阴极电阻上的电压稳定。阴极电阻经C5接有负反馈电压至栅极，不过C5的负反馈作用很小，因为C5比C4的容量小得多，对音频电压的阻抗比C4大，音频成分基本被C4旁路了，经C5反馈到栅极的分量很少，并且又经R9的分压，所以反馈给栅极的分量很小。

300b单端胆机电路图（三）

传统的三极管放大级推300B

该电路如图1所示，是最简单的一种，由一只6SL7和一只300B构成。先看输入电压放大级。现代音源没备的输出信号电压一般可达到1V～2V，故本功放的输入灵敏度设定为1．4V。为了保证有足够的富裕量，应将输入信号电压定为0．7V，每个声道功放管300B栅极的推动信号电压为35V左右，这时要求输入电压放大级的增益为35V／0．7V=50，这样功放管的栅极才能获得足够的推动能力。本功放的输入电压放大级与推动放大级由高放大系数双三极电子管6SL7（6N9P）担任，该管放大系数为70，前一半三极管用来作输入电压放大，在共阴极A类放大器中，单级增益可达50以上。经放大后的音频信号由屏极输出，为了拓宽频响，减小相位失真，输入电压放大级与推动放大级采用直接耦合的方式。

6SL7双三极管的另一半担任推动放大级。采用阴极输出器的方式，将放大后的音频信号由电容器耦合到功放管300B的栅极。阴极输出电路利于输入级与功放级之间达到匹配。

阴极输出级的最大特点是具有深度的电流负反馈作用，它能使功放整机的失真度、频率响应与信噪比等各项电性能得到较大改善。需要指出的是，本级推动管的屏极电压约为280V，阴极电压约为14oV，阴极电位相当高，而电子管手册中给出的6SL7阴极与灯丝耐压小于IOOV，超过此极限电压，阴极与灯丝有被击穿的危险。为此，本电路将功放管阴极中取出70V直流电压，与6SL7电子管的灯丝一端相连，以提高该管的灯丝直流电位，这样该管的阴极与灯丝间的直流电位差为140V-70V=70V，即低于10oV，以确保阴极与灯丝间的安全。

300b单端胆机电路图（四）

SRPP电路推3o0B

该电路如图2所示。SRPP电路具有增益高、失真低、输出阻抗低和高频特性好等优点。由双三极管6SL7构成SRPP电路，其输出直接送到300B的栅极。整流管仍然是5U4，只是整流输出的电压较高，为560V，加到300B的屏极上电压为55OV。由于30oB的极限额定屏压为480V，于是便在300B灯丝（兼阴极）上加上200V偏压，这样300B屏阴之间的电压便为350V了，使300B处于安全工作范围。300B的灯丝采用桥堆整流后获得的直流5V供电。该SRPP电路为全对称电路，供电电压为280V，中点电压为140V。280V由560V经220kf~1W的电阻降压产生。280V再经100kf~电阻降压便获得300B阴极上的200V偏压。

300b单端胆机电路图（五）

再加一级前置放大

该电路如图3所示，它是在图2的基础上，用半边6SN7再增加一级放大。SRPP电路由双三极管5687担任。这样，一台立体声功放便可由一只6SN7、两只5687和一只300B构成。这也是百分之百的单端A类无负反馈设计，电源可采用5U4G高压真空管整流，配合扼流圈和电容滤波输出。它使用一支6SN7双三极管作音频信号输人级，然后才接上音量电位器，这一级输出再送到以5687双三极管构成的SRPP驱动级。然后接上300B。

在6SN7与5687之间设置音量电位器，是本机最令人叫绝的设计妙招之一。以6SN7作输入级的好处是输入富裕度宽，能担当起高性能之初级缓冲或放大器之重任，它的功能等于一部前级扩大机的高电平输出端。在此只需要加一支电位器，即可省去一部可能劣化音质的前级扩大机。另一妙招是它可以担保5687强大的推动力不致释放出过高电平，致使300B超出线性工作范围而牺牲音质。

另外，它在5687的阴极电流上也有令人叫绝的安排，即是把5687的阴极接地与300B的负极绞接在一起，完成了“快速接地”之事，同时也确保最“无负反馈”的理论与实现。耦合电容采用PP材质的CDE电容，如果采用Jensen油质银脚电容，则为超级发烧。300B电压420V，偏压电流75mA，纯A类输出功率8W-9W。300B的灯丝采用直流稳压供电，为此增加不少装机难度。如果这部分电路制作在一个PCB电路板上，将会大幅简化装机难度，连初学者也可以人手。

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