电子产品模块及应用工作任务三

在复杂的电子产品中，为了要控制电路中的多个功能电路，很有必要引入微处理器，电子语音万年历电路使用了微处理器，我们把电子语音万年历电路作为搭建电子产品电路的一个代表。通过对该电路的测量与调试，认识和了解微处理器的相关知识以及应用电路的功能作用。1．电路原理图电子语音万年历电路原理图如图3-1所示。2．电路模块的配置根据电路原理图，组建该电路可配置EDM314-12V，5V直流电源模块，EDM315-变压器，EDM001-MCS51单片机主机，EDM606-12864液晶显示器，EDM103-18B20温度传感器，EDM403-8位独立按键，EDM313-AK040语音和EDM503-扬声器模块。3．电路功能（1）功能作用该电路功能是可以对日期时间计时和温度测量。液晶显示屏LCD能够显示年、月、日、时、分、秒和温度值。通过对微动按键的操控，可设置当前时间，并可语音播放当前时间和温度值。（2）工作过程正确接线后，接上电源，液晶屏显示亚龙LOGO，大约6秒后进入主界面，此时按“F1”键会用语音播放当前温度,按“F2”键会播放当前时间和当前温度。先按下S0键后复位，再按“SET”键会进入时间设置界面，按下和键使数字移位，按和键使数字加1和减1。按“OK”键保存修改，同时退出设置状态并进入自动计时和检测温度。1．模块电路连接（1）连接实物图电子语音万年历电路连接实物如图3-2所示。图3-2电子语音万年历电路连接实物图2．电路调整与测量（1）电路调整把各模块按电路原理图连接后，接上电源，调整EDM606-12864模块上的对比度电位器（RP2），使得屏幕上的亮度与对比度合适便可。（2）电路测量①电压测量检测EDM403-8位独立按键S1～S8按下时，对应插孔P3.7～P3.0的电压情况，并记录在表3-1中。表3-1按键按下时，插孔P3.7～P3.0的电压P3.7P3.6P3.5P3.4P3.3P3.2P3.1P3.0按键前4.754.754.754.754.754.754.754.75按键时00000000②EDM606显示模块的测试●用万用表测量液晶显示器LCD1的“18”脚的电压为__－4.64__V，“19”脚电压为__4.7__V，“20”脚电压为__4.7__V。●调整电位器RP1，观察液晶显示器LCD1的变化是屏幕显示的对比度发生变化。调整电位器RP1，观察液晶显示器LCD1状态，当认为合适时，用万用表测量液晶显示器LCD1“3”脚的电压为__－2.6__V。●测试BL插孔的电位为__0.3__V时，液晶显示器LCD1显示__正常__，“20”脚为_1_V。用导线把BL与地连接，液晶显示器LCD1显示_变亮__，“20”脚为_0.8V。3．电路检测由于电路是由模块搭建而成的，因此电路的检测是根据电路测试的结果来判断电路出现的故障是在那一块的模块电路上。故障现象：把各个模块用用导线按电路图连接好后，并接入电源，但未能使用语音报出现时温度。故障检测过程：因为电路已经使用了微处理器IC1进行控制，所以要先排除微处理器可能出现的故障，我们采用排除法来进行检查。模块检测可能出现的问题及解决方法如表3-2所示。表3-2模块检测可能出现的问题及解决方法问题原因解决方法模块EDM606液晶显示器屏幕没有显示没有接电源接电源电阻R23阻值增大置换EDM606液晶屏模块三极管VT1的c-e极开路没有UEE电压LCD1“3”脚没有电压RP2没有调整好调整RP2P2.0没有低电平置换EDM001单片机主板模块晶体振荡器Y1坏模块EDM606液晶显示器显示数字缺段液晶显示器LCD1坏置换EDM606液晶屏模块微处理器IC1坏置换EDM001单片机主板模块S0坏，无法清零微处理器IC1程序错误重写入理器微处理器IC8程序排阻RP1坏置换EDM001单片机主板模块没有语音报播微处理器IC1坏置换EDM001单片机主板模块S0坏，无法清零IC2损坏置换EDM313语音模块IC4损坏三极管VT1损坏置换EDM503扬声器模块扬声器LS1坏键盘无法操控电路或出错EDM403按键模块操控部分按键出错置换EDM403按键模块微处理器IC1坏置换EDM001单片机主板模块微处理器IC1程序出错没有温度播报和显示EDM103-温度传感器模块没有接电源接上电源IC3温度传感器损坏置换EDM103-温度传感器模块微处理器IC1坏置换EDM001单片机主板模块4．电路框图根据图3-1电路原理图，电子语音万年历电路框图如图3-3所示。图3-3电子语音万年历电路框图（一）相关单元模块介绍1．EDM001-MCS51单片机主板模块EDM001-MCS51单片机主板模块是属于《单片机电路》模块之一。（1）模块电路如图3-4所示。（2）模块实物如图3-5所示。图3-5MCS51-MCS51单片机主板模块实物图2．EDM606-12864-01LCD液晶显示器模块EDM606-12864-01LCD液晶显示器模块是属于《显示电路》模块之一。（1）模块电路如图3-6所示。图3-6EDM606-12864-01LCD液晶显示器模块电路图（2）模块实物如图3-7所示。图3-7EDM606-12864-01LCD液晶显示器模块实物图（3）模块功能接线端口说明：VCC、GND插孔：模块电路5V电源输入插口。DB0～DB7插孔：数据输入端口。LED插孔：背光控制，低电平有效。CS1-CS2插孔：左右屏选择。EN插孔：使能端。R/W插孔：读/写控制信号输入端口。D/I插孔：数据/命令输入端口。3．EDM103-18B20温度传感器模块EDM103-18B20温度传感器模块是属于《传感器电路》模块之一。（1）模块电路如图3-8所示。图3-8EDM103-18B20温度传感器模块电路图（2）模块实物如图3-9所示。图3-9EDM103-18B20温度传感器模块实物图（3）模块功能接线端口说明：5V、GND插孔：模块电路5V电源输入。OUT1插孔：温度传感器信号第一端口输出插孔。OUT2插孔：温度传感器信号第二端口输出插孔。该模块主要是由温度传感器18B20组成。DS18B20是改进型智能数字温度传感器，它具有独特的单线总线接口方式。DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通信。DS18B20的管脚排列如图3-10所示。图3-10DS18B20的管脚排列在电子语音万年历电路中，温度传感器IC3DS18B20随时把检测到的温度转换成电信号送到微处理器IC18051的“8”脚。4．EDM403-8位独立按键模块EDM403-8位独立按键模块是属于《信号处理电路》模块之一。（1）模块电路如图3-11所示。图3-11EDM4038-8位独立按键模块电路图（2）模块实物如图3-12所示。图3-12EDM403-8位独立按键模块实物图（3）模块功能接线端口说明：5V、GND插孔：模块电路5V电源输入。F2～插孔：对应按键输出信号端口，输出低电平。排插J1输出功能与对应F2～插孔输出功能相同。①电源电路模块供电4.5～5.5V，模块采用外部5V电源供电，电源电路工作过程见本书《工作任务二搭建频率计电路》中的四、（一）、1、（3）、①介绍。5．EDM313-AK040语音模块EDM313-AK040语音模块是属于《执行器件》模块之一。（1）模块电路如图3-13所示。图3-13EDM313-AK040语音模块电路图（2）模块实物如图3-14所示。图3-14EDM313-AK040语音模块实物图（3）模块功能接线插孔说明：5V，GND插孔：模块电路5V电源输入。BUSY插孔：忙信号输出插孔，高电平有效。PULSE插孔：时钟信号输入。RESET插孔：复位信号输入端。②语音模块电路74CH04为六反相器，AK040为语音集成芯片。图3-15为语音芯片时序图，给模块RESET提供高脉冲后，再在PULSE输入N个脉冲信号表播放第N段语音。播放语音器件，BUSY为高电平，播放完恢复低电平。图3-15语音芯片时序图模块中语音为录制的63段常用语音，MCU可通过时序播放任何一段语句。6．EDM503-扬声器模块EDM503-扬声器模块是属于《执行器件》模块之一。（1）模块电路如图3-16所示。图3-16EDM503-扬声器模块电路图（2）模块实物如图3-17所示。图3-17EDM503-扬声器模块实物图（二）相关电路知识1．温度传感器（1）温度传感器性质与类型温度传感器就是把热（温度）量的变化转变为电信号的器件。温度传感器广泛应用在温度的检测、控制和补偿等地方。它广泛使用在日常生活、医疗、航空航天和工农业生产上。根据实际应用它可分为接触型传感器和非接触型传感器。温度传感器的器件主要包括有热敏电阻、热电偶、集成温度传感器和电阻温度检测器。这四类器件的性能可见表3-3。表3-3各种温度传感器性能对比类型优点缺点热敏电阻高灵敏度、快速响应高输出幅度中等稳定度小尺寸、易于连接、易于互换低成本温度变化范围窄（C1500）大温度系数（4%/C0）非线性需外部电流源发热热电偶极宽的温度范围（200～C20000）中等精度（1%～3%）易于使用坚固耐用极低成本、有多种类型低灵敏度（40～80µV/C0）低响应速度（几秒）低稳定度、高温时老化和漂移非线性需外部参考端集成温度传感器高精度（约1%）高输出幅度极高线性、高分辨率小尺寸、易于集成低成本低响应速度温度范围窄（55～150C0）发热需外部参考源电阻温度检测器极高线性极高稳定度中等线性多种配置有限的温度范围（400C0内）大温度系数成本高需外部参考源热敏电阻高灵敏度、快速响应高输出幅度中等稳定度小尺寸、易于连接、易于互换低成本温度变化范围窄（C1500）大温度系数（4%/C0）非线性需外部电流源发热热电偶极宽的温度范围（200C20000）中等精度（1%～3%）易于使用坚固耐用极低成本、有多种类型低灵敏度（40～80µV/C0）低响应速度（几秒）低稳定度、高温时老化和漂移非线性需外部参考端集成温度传感器高精度（约1%）高输出幅度极高线性、高分辨率小尺寸、易于集成低成本低响应速度温度范围窄（55～150C0）发热需外部参考源电阻温度检测器极高线性极高稳定度中等线性多种配置有限的温度范围（400C0内）大温度系数成本高需外部参考源（2）热敏电阻热敏电阻是一种对反应比较敏感、电阻值会随的变化而改变的非线性电阻式传感器，这可以直接将的变化转变为电信号的变化。热敏电阻的电路符号如图3-18所示，电路符号为RT或R。图3-18热敏电阻的电路符号热敏电阻根据其制作的材料、形状、受热方式、温度变化特性的不同而具有多种的类型。制作热敏电阻的材料比较多，有陶瓷、玻璃态、塑料、金刚石、单晶半导体等。如图3-19所示，是常见的热敏电阻外形。图3-19常见热敏电阻外形热敏电阻可分为正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻。①正温度系数热敏电阻。正温度系数热敏电阻也称为PTC型热敏电阻，属于直热式热敏电阻。正温度系数热敏电阻是一种具有温度敏感性的半导体电阻器。只要超过一定的温度，其电阻值会随着温度的升高几乎是呈阶跃式的增高。正温度系数热敏电阻温度的变化可以由流过它的电流来获得，也可以由其周围温度变化影响或者两者的出现来获得。●电路符号与标称。正温度系数热敏电阻电路符号如图3-20所示，标称符号为。图3-20正温度系数热敏电阻的图形符号●型号识别正温度系数热敏电阻型号通常是由六部分组成来表示，如：即包含下列内容：Ⅰ型号：MZ11A。M表示敏感组件，Z表示正温度系数热敏电阻。Ⅱ开关温度：75代表75C0。Ⅲ类型代号：S代表微小型，A代表基本型，HV代表高压型。Ⅳ额定零功率电阻：采用电阻器的数字标注法表示。Ⅴ电阻值允许误差：N代表±30%，V代表±25%，M代表±20%，K代表±10%，J代表±5%，X代表其它允许误差。Ⅵ引线形状：U代表内弯，S代表直线形，A代表轴弯。②负温度系数热敏电阻。负温度系数热敏电阻也称为NTC型热敏电阻。它的电阻值随着温度的升高而降低