电子产品模块及应用工作任务四

选择空调器作搭建电路，主要是该电路除了应用多种具有代表性模块电路外，还采用了温度传感器、空气质量传感器、半导体制冷器件和无线控制方式。通过对该电路的测量与调试，可以认识和了解有关微处理器更多的相关知识以及相关应用电路，电路虽然较复杂，但只要正确进行操作，对掌握该电路的情况还是不困难的。1．电路原理图空调器电路原理图如图4-1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EDM002-AVR单片机主机、EDM507-半导体制冷片、EDM605-四位数码管显示、EDM314±5V,±12V直流电源模块、EDM315-变压器、EDM404-NPN三极管驱动2个、EDM501-直流风机、EDM311-红外发射、EDM312-红外接收、EDM504-蜂鸣器、EDM105-空气质量传感器等模块。3．电路功能（1）功能作用1）空调遥控器的功能作用。空调遥控器接通电源后便可以进行操作了，只要按下S1～S8任何一按键，就可以完成温度的设定，风量大小的设定等操作，通过红外发射二极管把需要的控制信息发送出去。2）空调主机温控电路功能作用。主机温控电路接上电源后，只要遥控器发出指令，主机温控电路便可以通过红外接收二极管接收指令，并通过解调和解码，把相关信息送入微处理器，由微处理器发出相关指令，操纵控制制冷片的工作，使室内温度保持在遥控器设定的温度范围之内。而室内的温度数据是由温度传感器采集取样。该主机同时亦可控制风机送出风量的大小，使室内温度更快达到预设温度要求。图4-1空调器电路原理图（2）工作过程1）空调遥控器的工作过程。空调遥控器接通电源后便可进行操作。在红外发射模块EDM311对准红外接收模块EDM312时，可按下红外发射模块EDM311“F2”按键后开机，再按“SET”键选择设置功能，再按“上、下”可设置制冷温度或按“左、右”键设置调节直流风机送出的风量大小，按“OK”键时，微处理器IC1把地址码与功能指令进行编码、调制，把信号从微处理器IC1的“17”脚送出，送到三极管VT1的基极，控制集电极电流，红外发光二极管LED1便把已经编好的地址码和功能指令变成红外光线发射出去。2）空调主机温控电路工作过程。主机在接好电源以后，主机红外接收头IC2接收到红外光线后进行转换成电信号，并进行放大、选频、解调，还原出含有地址码和功能指令的电信号送到微处理器IC2的“22～29”脚，微处理器IC2把该信号与本机地址码进行比较，如果完全一致，则根据本机传感器（温度传感器、空气质量传感器）检测到的数据值，与接收到的功能指令的电信号进行比较，然后由微处理器IC2根据比较的结果，发出执行指令。1．模块电路连接（1）连接实物图空调器电路连接实物如图4-2所示。图4-2空调器电路连接实物图2．电路调整与测量（1）电路调整为了使搭建后的空调器能够正常地进行工作，就必须要对搭建后的电路进行调整。1）地址码调整。调整红外发射模块EDM311上的J1短路线位置使其与红外接收模块EDM312上的J1短路线位置完全相同。2）红外发光二极管发射频率调整。为了能够使接收和发射频率相对应，使接收更加灵敏，就需要调整红外发光二极管发射频率，可以用示波器或计数器直接读取它的频率，调整的是红外发射模块EDM311的电位器RP1。频率为38kHz。（2）电路测量1）电压测量。●测量EDM105模块检测空气质量输出OUT插孔电压为_4.1_V。●测量EDM507模块中温度传感器输出OUT2插孔电压为_4.7_V。有漂移的直流信号。●如果把EDM002-模块PD3插孔连接到EDM507模块的OUT2插孔改为OUT1，测量EDM57模块中温度传感器输出OUT1插孔电压为_0.2_V。●调整遥控器，使EDM501模块上的风机在不同转速时，测量EDM002模块上的PD4的电压，填在表4-1中表4-1EDM002模块上的PD4的电压转速Speed-SpeedSpeed+Speed++电压/V1.662.653.634.612）波形测试。●测量EDM002模块上的PD4的波形。把各模块按电路连接后并通上电，调整遥控器，使EDM501模块上的风机转速在不同转速时，用示波器测量PD4插孔波形并记录在图4-3中。波形周期幅度T＝1msVP－P＝4.6V量程范围量程范围0.5ms/div1V/div（a）风机转速为speed-时，PD4插孔波形（b）风机转速为speed时，PD4插孔波形波形周期幅度T＝1msVP－P＝4.6V量程范围量程范围0.5ms/div1V/div波形周期幅度T＝1msVP－P＝4.6V量程范围量程范围0.5ms/div1V/div（c）风机转速为speed+时，PD4插孔波形（c）风机转速为speed++时，PD4插孔波形图4-3PD4插孔波形波形周期幅度T＝1msVP－P＝4.6V量程范围量程范围0.5ms/div1V/div规律：虽然不同的直流风机转速，PD4的矩形波的频率与幅度都相同，但直流风机转速越快，PD4波形的占空比越大。●测量EDM002模块上的PD5的波形。把各模块按电路连接后并通上电，调整遥控器，使设置温度低于室内温度时，用示波器测量PD5插孔波形并记录在图4-4中。把各模块按电路连接后并通上电，调整遥控器，使设置温度高于室内温度时，用示波器测量PD5插孔波形并记录在图4-5中。图4-4温度低于室内温度时PD5插孔波形波形周期幅度T＝1msVP－P＝4.6V量程范围量程范围0.2ms/div1V/div图4-5温度高于室内温度时PD5插孔波形波形周期幅度T＝msVP－P＝V量程范围量程范围ms/divV/div3．电路检测由于空调器电路是由比较多的模块搭建而成的，因此电路只能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。同样，我们可以通过排除法确定故障的模块。故障现象：把各模块连接好后，接上电源，遥控器按F2后开机，主机板上数码管显示温度（室内温度），但设置遥控器上的温度小于室内温度时，不能制冷，但仍有风吹出。故障检测过程：因为空调器电路相对较为复杂，检测电路相对也比较多，一些电路还要根据设置情况和检测到的数据比较后才能确定是否工作，所以要找出故障之处，我们采用排除法进行检测。由于单片机EDM002模块工作正常，能给制冷电路EDM507模块提供制冷的驱动脉冲，而机器又没有制冷，故障应该出现制冷电路EDM507模块上。用同一型号的制冷电路EDM507模块代替故障模块，重新把电路连接好后接入电源，机器已能制冷，其他功能亦正常。至此故障排除。模块检测可能出现的问题及解决方法如表4-2所示。表4-2模块检测可能出现的问题及解决方法问题原因解决方法红外发射EDM311模块所有微动按钮不能遥控主机功能EDM311红外发射模块没有装电池在EDM311红外发射模块上装电池没有按遥控器电源开关F2按遥控器电源开关F2振荡频率不准确调整遥控模块中RP1晶体振荡器不起振置换红外发射EDM311模块发射电路故障（R1、VT1、LED1、）红外发射IC1坏温控主机红外接收头IC4坏置换红外接收EDM312模块红外接收模块IC1坏温控主机微处理器IC2或外围电路故障置换单片机EDM002模块个别微动按钮接触不良置换红外发射EDM311模块微动按钮与总线连线断裂主机没有接电源主机接入电源预设温度过高把预设温度重新调整微处理器IC2故障置换单片机EDM002模块温度控制制冷支路元器件VD3、R19、VT8、VT9个别损坏置换制冷EDM507模块制冷器件损坏（半导体制冷片）微处理器IC2故障置换单片机EDM002模块风机插头没有插好重新插好风机插头电机坏置换直流风机EDM501模块EDM605模块部分数码管不能显示数字微处理器IC2故障置换单片机EDM002模块部分显示器坏置换四位数码管EDM605模块驱动管VT2～VT6部分坏EDM605模块数码管数字显示缺段微处理器IC2故障置换单片机EDM002模块缺段的显示器坏置换四位数码管EDM605模块EDM605模块空气质量显示红色发光二极管不亮空气质量传感器LS1损坏置换空气质量传感器EDM105模块微处理器IC2故障置换单片机EDM002模块红色发光二极管坏置换四位数码管EDM605模块EDM605模块风量显示发光二极管部分不亮微处理器IC2故障置换单片机EDM002模块红色发光二极管坏置换四位数码管EDM605模块按下红外发射EDM311功能键，能控主机温控功能，但没有“嘟”响提示音。微处理器IC2故障置换单片机EDM002模块蜂鸣器LS2坏置换蜂鸣器EDM504模块4．电路框图根据图4-1电路原理图，空调器电路框图如图4-6所示。图4-6空调器电路框图（一）相关单元模块介绍1．EDM002-AVR单片机主机模块EDM002-AVR单片机主机模块是属于《单片机电路》模块之一。（1）模块电路如图4-7所示。图4-7EDM002-AVR单片机主机模块电路图（2）模块实物如图4-8所示。图4-8EDM002-AVR单片机主机模块实物图2．EDM50-半导体制冷片模块EDM507-半导体制冷片模块是属于《执行器件》模块之一。（1）模块电路如图4-9所示。图4-9EDM507-半导体制冷片模块电路图（2）模块实物如图4-10所示。图4-10EDM507-半导体制冷片模块实物图（3）模块功能接线端口说明：5V、GND插孔：模块电路5V电源输入插孔。EH＋插孔：制冷片正极。EH－插孔：制冷片负极。FAN＋、FAN－插孔：散热风扇正负极。SPEED插孔：散热风扇速度输出端。OUT1插孔：温度传感器LM35信号输出端。OUT2插孔：温度传感器18B20信号输出端。（1）模块电路如图4-11所示。图4-11EDM404-NPN三极管驱动模块电路图（2）模块实物如图4-12所示。图4-12EDM404-NPN三极管驱动模块实物图（3）模块功能接线端口说明：VCC、GND插孔：模块电路5V电源输入插孔。IN插孔：模块信号输入插孔。插孔：模块信号输出插孔。该模块的主要作用是对正脉冲信号进行放大。为了能够有较强的驱动作用，模块采用了由两只NPN三极管复合连接成复合管。为了减小电路受电源的影响，外接电源上加接电容滤波去耦电路，并带有外接电源＋5V的发光二极管LED1显示电路。7．EDM501-直流风机模块EDM501-直流风机模块是属于《执行器件》模块之一。（1）模块电路如图4-13所示。图4-13EDM501-直流风机模块电路图（2）模块实物如图4-14所示。图4-14EDM501-直流风机模块实物图（3）模块功能接线端口说明：FAN＋、FAN－插孔：直流风机驱动信号输入端口。只要在模块FAN＋和FAN－加入直流电压或矩形脉冲，直流风机便可转动，随着加入的直流电压和矩形脉冲宽度不同，直流风机的转速也不一样。排插J1功能与FAN＋和FAN－插孔相同。8．EDM311-红外发射模块EDM311-红外发射模块是属于《传感器电路》模块之一。（1）模块电路如图4-15所示。图4-15EDM311-红外发射模块电路图（2）模块实物如图4-16所示。图4-16EDM311-红外发射模块实物图9．EDM312-红外接收模块EDM312-红外接收模块是属于《传感器电路》模块之一。（1）模块电路如图4-17所示。图4-17EDM312-红外接收模块电路图（2）模块实物如图4-18所示。图4-18EDM312-红外接收模块实物图（3）模块功能接线插口说明：5V、GND插孔：模块电路5V电源输入插孔。F2～插孔：红外接收状态信号输出端口。D0～D4插孔：解码数据信号输出端口。FLASG插孔：按键信号输出口。排插J2功能与F2～插孔功能相同。在输出F2～的信号时，可直接使用排插J2输出信号。排插J3功能与D0～D4、FLASH插孔功能相同。在输出D0～D4、FLASH的信号时，可直接使用排插J3输出信号。10．EDM504-蜂鸣器模块EDM504-蜂鸣器模块是属于《执行器件》模块之一。（1）模块电路如图4-19所示。图4-19EDM504-蜂鸣器模块