帶留言功能的中央空調(diào)控制器

電子設(shè)計(jì)應(yīng)用2004年第9期

摘    要：本文介紹了帶留言功能的中央空調(diào)控制器的設(shè)計(jì)過(guò)程。該中央空調(diào)控制器以PIC16C72A單片機(jī)為控制核心，運(yùn)用數(shù)字溫度傳感器LM92采集環(huán)境溫度；使用HT1621液晶顯示模塊將系統(tǒng)工作狀態(tài)顯示在LCD屏上；留言功能采用語(yǔ)音處理器ISD1420，以及音頻放大芯片LM4991；系統(tǒng)使用了電源管理器LM2673-ADJ，對(duì)AC/DC變換后的電壓進(jìn)行管理。
關(guān)鍵詞：電源管理；I2C總線(xiàn)；傳感器；音頻放大；電磁干擾

概述
該控制器用于室內(nèi)中央空調(diào)的溫度控制，根據(jù)用戶(hù)設(shè)置的溫度和工作模式，系統(tǒng)可自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)、開(kāi)啟方式以及打開(kāi)或關(guān)閉給水閥門(mén)，同時(shí)將運(yùn)行情況顯示在LCD屏上。本設(shè)計(jì)增加了留言功能，便于用戶(hù)查詢(xún)信息。
該中央空調(diào)控制器以PIC16C72A單片機(jī)為控制核心，主要包括AC/DC變換、電源管理、液晶顯示、溫度檢測(cè)、鍵盤(pán)響應(yīng)、驅(qū)動(dòng)控制、語(yǔ)音存儲(chǔ)、語(yǔ)音放大、串行通信以及狀態(tài)顯示等電路。圖1是其系統(tǒng)框圖。

圖1  帶留言功能的中央空調(diào)控制器系統(tǒng)框圖

圖2  LM2673-ADJ的典型應(yīng)用原理圖

硬件設(shè)計(jì)
電源管理電路
系統(tǒng)的供電電源是交流220V/50Hz，通過(guò)AC/DC模塊將交流轉(zhuǎn)換到低電壓的直流后，使用LM2673-ADJ電源管理芯片，為各個(gè)模塊提供直流工作電壓。
圖2是LM2673-ADJ的典型應(yīng)用原理圖。其L1、D1、Cout和LM2673-ADJ構(gòu)成開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路。輸出電壓值Vout由反饋電阻Rfb1和Rfb2確定，Rilim為限流電阻。
設(shè)計(jì)中為了減小開(kāi)關(guān)電流的脈動(dòng)，降低輸出紋波，在體積和成本允許的情況下設(shè)計(jì)選用飽和電流比較大的電感，因?yàn)楫?dāng)磁芯接近飽和時(shí)損耗增大，會(huì)降低轉(zhuǎn)換效率。電感的飽和電流至少應(yīng)大于充電回路中的峰值電流。同時(shí)，電感的直流電阻會(huì)消耗一定的功率，在體積和成本許可的情況下應(yīng)選用直流電阻盡量小的電感。另外對(duì)于低噪聲應(yīng)用，為降低電源的EMI，優(yōu)先選用具有閉合磁芯的電感。
設(shè)計(jì)中選擇濾波電容的主要依據(jù)是系統(tǒng)對(duì)電源紋波的要求。濾波電容的等效串聯(lián)電阻(ESR)是造成輸出紋波的主要因素，而且也會(huì)影響到轉(zhuǎn)換效率，設(shè)計(jì)選用低ESR的電容。陶瓷電容和鉭電解電容具有較低的ESR，也可選用低ESR的鋁電解電容，但應(yīng)盡量避免使用標(biāo)準(zhǔn)鋁電解電容。容量一般在10mF~100mF，對(duì)于較重的負(fù)載設(shè)計(jì)可選取大一點(diǎn)的電容。較大容量的濾波電容有利于改善輸出紋波和瞬態(tài)響應(yīng)。
在每次開(kāi)關(guān)結(jié)束時(shí)，環(huán)路中可以觀察到振蕩現(xiàn)象，造成對(duì)單片機(jī)和其它電路的干擾，尤其是對(duì)語(yǔ)音信號(hào)處理電路影響較大。因此，在對(duì)噪聲敏感的設(shè)計(jì)中必須對(duì)其加以抑制。在回路中接入肖特基二極管D1來(lái)抑制這種EMI。具體做法是：當(dāng)電感中的能量釋放完畢后，通過(guò)D1使諧振電路處于臨界阻尼或過(guò)阻尼狀態(tài)，將剩余能量消耗在D1上，減小電磁輻射，確保單片機(jī)正常工作。同時(shí)，肖特基二極管D1的另一重要作用是吸收電感的反向電動(dòng)勢(shì)，以保護(hù)電源管理芯片LM2673-ADJ。
溫度檢測(cè)電路
系統(tǒng)選用集成電路溫度傳感器LM92檢測(cè)室內(nèi)環(huán)境溫度。LM92是單片高精度數(shù)字溫度傳感器。其內(nèi)部的12位溫度ADC可將被感應(yīng)溫度的模擬量轉(zhuǎn)換為0.0625℃量化間隔的數(shù)字量，常溫下精度可達(dá)