帶留言功能的中央空調(diào)控制器

電子設(shè)計應(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)計過程。該中央空調(diào)控制器以PIC16C72A單片機為控制核心，運用數(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AC/DC變換后的電壓進行管理。
關(guān)鍵詞：電源管理；I2C總線；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)用戶設(shè)置的溫度和工作模式，系統(tǒng)可自動調(diào)節(jié)風(fēng)機的工作狀態(tài)、開啟方式以及打開或關(guān)閉給水閥門，同時將運行情況顯示在LCD屏上。本設(shè)計增加了留言功能，便于用戶查詢信息。
該中央空調(diào)控制器以PIC16C72A單片機為控制核心，主要包括AC/DC變換、電源管理、液晶顯示、溫度檢測、鍵盤響應(yīng)、驅(qū)動控制、語音存儲、語音放大、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
電源管理電路
系統(tǒng)的供電電源是交流220V/50Hz，通過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)計中為了減小開關(guān)電流的脈動，降低輸出紋波，在體積和成本允許的情況下設(shè)計選用飽和電流比較大的電感，因為當磁芯接近飽和時損耗增大，會降低轉(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，電感的直流電阻會消耗一定的功率，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)計中選擇濾波電容的主要依據(jù)是系統(tǒng)對電源紋波的要求。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，而且也會影響到轉(zhuǎn)換效率，設(shè)計選用低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)盡量避免使用標準鋁電解電容。容量一般在10mF~100mF，對于較重的負載設(shè)計可選取大一點的電容。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)。
在每次開關(guān)結(jié)束時，環(huán)路中可以觀察到振蕩現(xiàn)象，造成對單片機和其它電路的干擾，尤其是對語音信號處理電路影響較大。因此，在對噪聲敏感的設(shè)計中必須對其加以抑制。在回路中接入肖特基二極管D1來抑制這種EMI。具體做法是：當電感中的能量釋放完畢后，通過D1使諧振電路處于臨界阻尼或過阻尼狀態(tài)，將剩余能量消耗在D1上，減小電磁輻射，確保單片機正常工作。同時，肖特基二極管D1的另一重要作用是吸收電感的反向電動勢，以保護電源管理芯片LM2673-ADJ。
溫度檢測電路
系統(tǒng)選用集成電路溫度傳感器LM92檢測室內(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