抽油机智能控制系统的设计设计说明

抽油机智能控制系统的设计设计说明
毕业设计说明书
题目：油烟机智能控制系统的设计
题目类型：☐理论研究☐实验研究☑工程设计☐工程技术研究☐软件开发
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摘要
油烟机是一种净化厨房环境的设备，主要是将对人体有害的油烟迅速抽走，排出室外，减少污染，净化空气，还有防毒、防爆的安全保障作用。

本次课题的研究的意义主要是因为现在功耗大，噪音大，清洗不方便，排污效果不好，占用空间大，使用寿命短等多种缺点，随着人们环保意识的增强和对健康要求的提高，性能不好的抽油烟机逐渐不能满足人们的需求。

为了节能环保、无噪声、智能化操作，提高油烟吸收率和净化率，从风量、风压、噪声、本体阻力、油烟净化效率研究。

整个系统根据要求实施的方法：（1）对油烟机进行智能控制，使用STC系列的单片机最小系统，并用集成在单片机里面的A/D模块对信号进行采样。

（2）选择性能较好的MQ-2的烟雾传感模块，准确的检测出油烟的浓度，保证测量的稳定性和精确性。

（3）利用继电器组成开关电路，对电机进行控制。

（4）用LCD1602显示各种数据。

（5）利用变压器、整流桥堆、7805、7815稳压芯片等组成电源模块，为油烟机的各个模块提供合适的电压。

（6）由三极管、蜂鸣器等组成的一个报警电路，当油烟浓度过高时，进行报警，保证安全。

（7）用热释电红外传感模块对人进行感应，当在无烟无人的情况下能自动关机，起到节能的作用。

按照方案设计，系统稳定，能智能化的控制抽油烟机，清晰的显示各种状态，净化率高，噪声小，环保节能。

关键词：油烟机；单片机；智能控制；环保节能
Abstract
Smoke machine is a kind of purification of kitchen environment equipment, mainly to human body harmful fumes quickly removed, from the outside, reduce pollution, air purification, and gas, and explosion-proof safety protection function. This topic research significance is mainly because of large power consumption, big noise, convenient cleaning, draining effect is not good, large space occupation, short service life and other shortcomings, with the enhanced awareness of environmental protection and the health requirements of the increase, the poor performance of the range hoods gradually cannot meet the needs of the people. In order to energy saving and environmental protection, no noise, intelligent operation, improving the cooking fume absorption and purification rate, from the air, wind, noise, body resistance, fume purification efficiency research. The whole system according to the requirements of the implementation of the method: (1) the lampblack machine intelligent control, the use of STC Series MCU minimum system, and integrated in the chip inside the A / D module of signal sampling. (2) choose the better performance of MQ-2smoke sensing module, accurate detection of smoke concentration measurement, guarantee the stability and accuracy of the. (3) using a relay switch circuit, motor control. (4) with LCD1602 display various data. (5) the use of transformer, rectifier
bridge,7805,7815voltage stabilizing chip composed of power supply module, each module is provided for lampblack machine suitable voltage. (6) consists of three transistors, a buzzer, composed of an alarm circuit, when the fume concentration is too high, alarm, security. (7) with pyroelectric infrared sensor module of induction, when in a smoke-free no circumstances can automatically shut down, and has the function of energy conservation. According to the design, the stability of the system, intelligent control of lampblack machine, clear display status, high purification efficiency, low noise, environmental protection and energy saving.
Key words: ventilator; MCU; intelligent control; environmental protection and energy saving
目录
引言 (1)
1 抽油烟机的简介 (1)
1.1 抽油烟机的分类 (1)
1.2 抽油烟机的基本结构 (2)
1.3 抽油烟机的工作原理 (2)
1.4 选购油烟机的方法 (2)
1.5 油烟机的现状 (3)
2 系统的基本设计方案和结构 (3)
2.1 系统的基本设计方案 (3)
2.2 系统的基本结构 (4)
3 硬件模块的设计 (4)
3.1 单片机最小系统 (4)
3.1.1STC12C5A60S2简介 (4)
3.1.2单片机最小系统的原理 (6)
3.2 电源模块 (9)
3.3 油烟检测模块 (11)
3.4 人体传感模块 (12)
3.4.1热释电红外传感器的工作原理 (12)
3.4.2热电传感器的使用 (13)
3.5 电机控制模块 (14)
3.6 显示模块 (14)
3.6.1LCD1602简介 (14)
3.6.2LCD1602的基本原理 (16)
3.7 报警模块 (17)
4 程序 (18)
4.1 程序总流程 (18)
4.2 A/D采样程序 (19)
4.3 显示程序 (19)
4.4 定时程序 (20)
5 安装与调试 (21)
5.1 元件的检测安装焊接 (21)
5.1.1元件处理及检测 (21)
5.1.2元件安装顺序 (22)
5.1.3焊接的方法 (22)
5.2 系统板调试 (23)
5.2.1静态检测 (23)
5.2.2动态调试 (23)
6 结论 (24)
谢辞 (26)
参考文献 (27)
附录 (28)
引言
油烟机随着科学技术的发展和人民生活的质量的提高，油烟机种类繁多，功能齐全，质量可靠，并逐渐走向智能化。

油烟机在国外研究全面，技术比较纯熟。

自从中国第一台油烟机是我国在德国慕尼黑商品博览会上引进由帅康生产，中国油烟机行业经过20多年的发展，已成为一个较成熟的产业，但存在油烟机行业标准不规范，科研开发能力弱，技术提升缓慢，环保能效低，安全问题和污染问题严重等制约了行业的进一步发展和品质的提高。

随着生活质量的提升，人们对环保和健康要求越来越高。

油烟含有丙烯醛等各种化学物质，对不同年龄层次的人存在各种不同的身体伤害，对眼、鼻、咽喉黏膜有强烈的刺激，可引起慢性角膜炎、鼻炎、咽喉炎、气管炎、肺炎等疾病，油烟入侵呼吸道，可引起食欲减退、心烦意乱、精神不振、疲乏无力等症状，即"油烟综合症"。

因此油烟机在厨房中显得越来越来必须，为了人们的生活质量和身体健康，研究出科学而合理的油烟机是当务之急。

目前中国油烟机企业正抓住新的发展形势，加大科技创新，打造新的品牌，提高技术含量，加强售后服务水平，打造有效推广策略，对油烟机行业的国家标准进行统一规划，注重环保要求，创造出广阔的发展情景，使人们的生活更加环保健康。

1 抽油烟机的简介
抽油烟机是一种净化厨房环境的厨房电器。

能将厨房对人身体有害的气体排出厨房，净化空气。

随着社会的发展和人们的需求，油烟机的繁多，逐渐智能化，环保化。

1.1 抽油烟机的分类
抽油烟机主要分为三种：一是中式烟机，二是欧式烟机，三是侧吸式，四是多媒体智能机。

（1）中式烟机:主要分为老式浅深吸式抽油烟机，浅式抽烟机是普通排气扇，直接把油烟排到室外。

深吸式烟机缺点是占用空间，噪音大，容易碰头，滴油，使用寿命短，清洗不方便，排污效果不明显。

（2）欧式烟机:利用多层油网过滤{5-7层}，增加电机功率以达到最佳效果，一般功率都在200瓦以上。

特点是：外观漂亮，价格较贵，适合高端用户群体。

多为平网型过滤油网，吊挂式安装结构。

（3）侧吸式油烟净化器：利用空气动力学和流体力学设计，先利用表面的油烟分离板把油烟分离再排出干净空气的原理。

它的特点是抽油烟效果好，在99%以上。

不滴油不碰头，隐藏在橱柜里与橱柜融为一体，不占空间。

电机不粘油使用寿命长，清洗
方便。

省电一般在160瓦。

油烟不通过呼吸区保证主妇的身体健康。

排出干净空气不污染环境。

（4）多媒体智能烟机：采用现代工业自动控制技术、互联网技术与多媒体技术的完美组合，为现代智能厨房提供了样板，带领现代厨房步入娱乐与享受的动感时代。

代表产品是展翼型油烟机。

1.2 抽油烟机的基本结构
抽油烟机主要有机壳、风道、风机、止回阀、集排油装置、照明装置、电源开关和电源线等构成。

（1）机壳：有壳体和面板两部分组成，采用冷轧薄钢板表面喷塑处理而成，不仅外形光洁，美观不生锈，而且耐用度高和易于清洁。

目前也比较流行采用钢化玻璃和不锈钢材料。

（2）电机：电机是抽油烟机的核心部分，采用全封闭的单相电容运转式异步电动机；铁壳全封闭，电机轴承为双列滚珠轴承，绝缘等级为E极绝缘，启动电容的容量为4微法左右。

（3）风轮：采用离心式风轮。

其直径为220mm/240mm。

有硅合金铝片冲压而成，经久耐用不变型，动平衡性能好。

（4）风道:为烟气的通道，由冷轧薄钢板表面喷塑处理而成，风道结构的合理性决定了整个抽油烟机的排风量和噪音。

（5）止回阀:采用塑料而成，作用是防止烟气倒灌。

（6）集排烟装置：由集油盒、排烟管、集油杯和导油环构成。

（7）照明装置：普通中世纪采用15-40W白炽螺口灯泡：欧式机、近吸式采用冷光源灯，外有一块可拆式的透明有机玻璃片，将灯具封闭起来，避免烹饪时油烟沾污和腐蚀灯具，保证电器安全。

（8）电源开关：采用轻触式开关或机械开关控制工作状态。

1.3 抽油烟机的工作原理
抽油烟机安装于炉灶上部，接通吸油烟机电源，驱动电机，使得风轮作高速旋转，使炉灶上方一定的空间范围内形成负压区，将室内的油烟气体吸入吸油烟机内部，油烟气体经过油网过滤，进行第一次油烟分离，然后进入烟机风道内部，通过叶轮的旋转对油烟气体进行第二次的油烟分离，风柜中的油烟受到离心力的作用，油雾凝集成油滴，通过油路收集到油杯，净化后的烟气最后沿固定的通路排出。

1.4 选购油烟机的方法
在购买的油烟机的事必须考虑的两个参数：
（1）排烟率：要选择排烟率高的，因为油烟对人体的呼吸系统会产生伤害，引起煤烟型氟中毒，砷中毒对身体危害大。

（2）负压：要选择负压大的，因为抽油烟机的负压越大，吸烟能力越强。

评定油烟机的好坏应有以下四个标准：
（1）能否把厨房油烟完全抽干净。

（2）能否把油和烟分离，让风机得到有效的保护。

（3）清洗是否轻松方便。

（4）是否省电并长期保持超强功效。

1.5 油烟机的现状
传抽油烟机采用的都是吊顶设计，安装高度一般在700mm左右，而其主流机型的风机功率大都在200—250瓦(国家标准要求不能超过200瓦)之间，故其有效抽吸半径大致在300—400mm左右，锅面就完全在它的风机抽吸范围之外，这样油烟从锅面一产生只有部分密度小于空气的能上升进入风机的抽吸范围外，其余高密度高污染的油烟自然就四处漫延，导致油烟的吸收率低。

传统油烟机在油烟过滤方面，都是采用滤油网方式。

有一层、二层或多层，滤孔有方形、菱形、圆形等，目的是寄希望通过滤网把油烟挡住，但这种设计效果非常差，导致油烟的净化率非常低。

平常用的抽油烟机除了存在吸收率和净化率低之外，还有功耗大、噪音大、清洁不便、非智能化、非环保化等各种缺点。

本次课题设计的抽油烟机系统，就是为了提高油烟机油烟的吸收率和净化率，降低功耗和噪音，使清洁方便，对各种状态进行显示，智能化操作，做到环保节能。

2 系统的基本设计方案和结构
2.1 系统的基本设计方案
本课题是基于单片机技术实现油烟机的智能控制系统。

主要任务是能制作出一个油烟机的系统模型，实现对油烟机的智能控制，可检测浓度并控制抽风机的档位。

基本要求：（1）选择好合适的传感器测量出油烟的浓度；（2）根据油烟的浓度控制抽风机的档位；（3）在无人的情况下能自动关机。

根据设计的基本要求，制定出对应的方案如下：
（1）为对油烟机进行智能控制，使用STC系列的单片机最小系统。

对信号进行采样，用集成在单片机里面的A/D模块，避免在外面用DAC0832组成的电路进行采样，变得廉价简单。

通过合理的编程就可以对整个油烟机进行智能控制。

（2）为比较准确的检测出油烟的浓度，选择性能较好的MQ-2的烟雾传感模块。

保证测量的稳定性和精确性。

（3）利用固态继电器组成开关电路，对电机进行控制。

（4）由于要显示油烟的浓度、抽风机的档位和定时的时间等各种状态，数据比较多，采用1602显示。

虽然多个数码管组合也能实现，相对比较廉价，但数量多，影响板的整体美观，且显示不直观。

（5）整个板的运转，必须要有电源。

利用整流桥堆、7805、7815稳压芯片等组成电源模块，为油烟机的各个模块提供合适的电压。

（6）当油烟浓度比较高的时候，必须进行报警。

因此设计由三极管、蜂鸣器等组成的一个报警电路。

（7）当在无烟无人的情况下能自动关机，则用热释电红外传感模块对人进行感应。

2.2 系统的基本结构
系统的基本结构主要是分为检测部分和控制部分，其中检测部分包括烟雾检测电路和热释电红外传感电路；控制部分包括STC系列的单片机最小系统、抽油烟机开关电路、声音报警电路、液晶显示电路。

系统结构框图如图2-1：
图2-1 系统结构框图
各模块的基本功能简介如下：
（1）单片机最小系统：进行合理的编程对油烟机实现智能控制。

（2）油烟检测模块:对油烟的浓度进行检测。

（3）热释电红外传感模块:对有无人进行感应。

（4）电机控制模块:对电机进行开关控制。

（5）报警模块:当油烟浓度过高会进行报警。

（6）电源模块：对整个系统提供合适的电压。

3 硬件模块的设计
3.1 单片机最小系统
3.1.1STC12C5A60S2简介
STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。

内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S),针对电机控制，强干扰场合。

基本特点：
（1）增强型8051CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051。

（2）工作电压：STC12C5A60S2系列工作电压：5.5V- 3.3V（5V单片机）STC12LE5A60S2系列工作电压：3.6V- 2.2V（3V单片机）。

（3）工作频率范围：0-35MHz，相当于普通8051的 0-420MHz。

（4）用户应用程序空间8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K字节。

（5）片上集成1280字节RAM。

（6）通用I/O口（36/40/44个），复位后为：准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O 口）可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏。

每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过55mA。

（7）ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片。

（8）有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM无内部EEPROM)。

（9）看门狗。

（10）内部集成MAX810专用复位电路（外部晶体12M以下时，复位脚可直接1K电阻到地）。

（11）外部掉电检测电路:在P4.6口有一个低压门槛比较器，5V单片机为1.32V，误差为+/-5%,3.3V单片机为1.30V，误差为+/-3%。

（12）时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器(温漂为+/-5%到+/-10%以内)。

用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C振荡器还是外部晶体/时钟。

常温下内部R/C振荡器频率为：5.0V单片机为：11MHz～15.5MHz；3.3V单片机为： 8MHz～12MHz。

精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，以实际测试为准。

（13）共4个16位定时器，两个与传统8051兼容的定时器/计数器,16位定时器T0和T1，没有定时器2，但有独立波特率发生器，做串行通讯的波特率发生器，再加上2路PCA模块可再实现2个16位定时器。

（14）2个时钟输出口，可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1的溢出在P3.5/T1输出时钟。

（15）外部中断I/O口7路,传统的下降沿中断或低电平触发中断,并新增支持上升沿中断的PCA模块，Power Down模式可由外部中断唤醒，INT0/P3.2, INT1/P3.3,
T0/P3.4, T1/P3.5, RxD/P3.0,CCP0/P1.3(也可通过寄存器设置到P4.2 ), CCP1/P1.4 (也可通过寄存器设置到P4.3)。

（16）PWM(2路）/PCA（可编程计数器阵列,2路）可用来当2路D/A使用，可用来再实现2个定时器，也可用来再实现2个外部中断(上升沿中断/下降沿中断均可分别或同时支持)。

（17）A/D转换, 10位精度ADC，共8路，转换速度可达250K/S(每秒钟25万次)。

（18）通用全双工异步串行口(UART)，由于STC12系列是高速的8051，可再用定时器或PCA软件实现多串口。

（19）STC12C5A60S2系列有双串口，后缀有S2标志的才有双串口，RxD2/P1.2(可通过寄存器设置到P4.2)，TxD2/P1.3(可通过寄存器设置到P4.3)。

（20）温度范围：-40 - +85℃(工业级) / 0 - 75℃(商业级)。

（21）封装：PDIP-40,LQFP-44,LQFP-48。

I/O口不够时，可用2到3根普通I/O口线外接 74HC164/165/595（均可级联）来扩展I/O口，还可用A/D做按键扫描来节省I/O口，或用双CPU,三线通信，还多了串口。

3.1.2单片机最小系统的原理
单片机的最小系统主要由STC12C5A60S2、复位电路、晶振电路、RS232模块组成，实现对系统的控制和基本操作。

电路如图3-1所示：
图3-1 单片机最小系统原理图
工作原理如下:
（1）复位电路：无论是在单片机刚开始接上电源时，还是运行过程中发生故障都需要复位。

复位电路用于将单片机内部各电路的状态恢复到一个确定的初始值，并从这个状态开始工作。

按键复位电路中，当按键没有按下时，电路同上电复位电路。

当在单片机运行过程中，按下RESET键，已经充好电的电容会快速通过电阻的回路放电，从而使得RST引脚上的电位快速变为高电平，此高电平会维持到按键释放，从而满足单片机复位的条件实现按键复位。

（2）时钟电路：单片机工作时，从取指令到译码再进行微操作，必须在时钟信号控制下才能有序地进行，时钟电路就是为单片机工作提供基本时钟的。

时钟信号产生的方式有两种：内部时钟方式和外部时钟方式。

这里采用是内部时钟方式，在单片机XTAL1和XTAL2引脚上跨接上一个晶振和两个稳频电容，可以与单片机片内的电路构成一个稳定的自激振荡器。

晶振频率为12 MHz，瓷片电容C10、C11的值30PF，外接电容的作用是对振荡器进行频率微调，使振荡信号频率与晶振频率一致，同时起到稳定频率的作用。

（3）RS232模块：使用Max232将单片机的第二串口引出，通过DB9接口实现与外界串口通信。

（4）STC12C5A60S2A/D转化器：
①A/D转换器的结构
因为要对模拟信号的浓度值转化成数字信号的电压，应用到单片机里的A/D转化器。

STC12C5A60AD/S2系列带A/D转换的单片机的A/D转换口在P1口( (P1.7-P1.0)，有8路10位高速A/D转换器，速度可达到250KHz。

8路电压输入型A/D，可用于温度检测、电池电压检测、按键扫描、频谱检测等。

上电复位后P1口为弱上拉型I/O 口，用户可以通过软件设置将8路中的任何一路设置为A/D转换，不需作为A/D使用的口可继续作为I/O口使用。

当AUXR.1/ADRJ = 0时，A/D转换结果寄存器格式如下：
当AUXR.1/ADRJ = 1时，A/D转换结果寄存器格式如下：
STC12C5A60S2系列单片机ADC由多路选择开关、比较器、逐次比较寄存器、10位DAC、转换结果寄存器(ADC_RES和ADC_RESL)以及ADC_CONTR构成。

STC12C5A60S2系列单片机的ADC是逐次比较型ADC。

逐次比较型ADC由一个比较
器和D/A转换器构成，通过逐次比较逻辑，从最高位(MSB)开始，顺序地对每一输入电压与内置D/A转换器输出进行比较，经过多比较，使转换所得的数字量逐次逼近输入模拟量对应值。

逐次比较型A/D转换器速度高，功耗低的优点。

如上图所示，通过模拟多路开关，将通过ADC0-7的模拟量输入送给比较器，用数/模转换器(DAC)转换的模拟量与本次输入的模拟量通过比较器进行比较，将比较结果保存到逐次比较器，并通过逐次比较寄存器输出转换结果。

A/D转换结束后，最终的转换结果保存到ADC 转换结果寄存器ADC_RES和ADC_RESL，同时置位ADC控制寄存器ADC_CONTR中的A/D 转换结束标志位ADC_FLAG,以供程序查询或发出中断申请。

模拟通道的选择控制由ADC控制寄存器ADC_CONTR中的CHS2-CHS0确定。

ADC的转换速度由ADC控制寄存器中的SPEED1和SPEED0确定。

在使用ADC之前，应先给ADC上电，即置位ADC控制寄存器中的ADC_POWER位。

当ADRJ=0时，如果取10位结果，则按下面公式计算:
10-bitA/D Conversion Result:(ADC_RES[7:0],ADC_RESL[1:0])=1024×Vin/Vcc)
当ADRJ=0时，如果取8位结果，按下面公式计算:
8-bitA/D Conversion Result:(ADC_RES[7:0)=256×Vin/Vcc)
当ADRJ=1时，如果取10位结果，则按下面公式计算:
10-bitA/D Conversion Result:(ADC_RES[1:0],ADC_RESL[7:0])=1024×Vin/Vcc)
式中：Vin为模拟输入通道输入电压，Vcc为单片机实际工作电压，用单片机工作电压作为模拟参考电压。

②ADC控制寄存器ADC_CONTR
ADC_CONTR寄存器的格式如下：
ADC_CONTR ：ADC控制寄存器。

对ADC_CONTR寄存器进行操作，不用‘与’和‘或’语句，直接用MOV赋值语句。

ADC_POWER:ADC电源控制位。

0：关闭A/D转换器电源；1：开A/D转换器电源。

进入空闲模式前，将ADC电源关闭，即ADC_POWER =0。

启动A/D转换前一定要确认A/D电源已打开，A/D转换结束后关闭A/D电源，可降低功耗。

初次打开内部A/D转换模拟电源，需适当延时，等内部模拟电源稳定后，再启动A/D转换。

启动A/D转换后，在A/D转换结束之前，不改变任何I/O口的状态，有利于高精度A/D转换，若能将定时器/串行口/中断系统关闭更好。

SPEED1，SPEED0：模数转换器转换速度控制位
表3-1 A/D转化速度控制位
Speed1 Speed0 A/D转化的时间
1 1 90个时钟周期转换一次，CPU工作的频
率21M时，转化的速度约250KHz
1 0 180个时钟周期转化一次
0 1 360个时钟周期转化一次
0 0 540个时钟周期转化一次
STC12C5A60S2系列单片机的A/D转换模块说使用的时钟是内部R/C振荡器所产生的系统时钟,不使用时钟分频寄存器CLK_DIV对系统时钟分频后所产生的供给CPU 工作所使用的时钟。

可以让ADC用较高的频率工作,提高A/D的转换速度；让CPU用较低的频率工作,降低系统的功耗。

ADC_FLAG：模数转换器转换结束标志位，当A/D转换完成后，ADC_FLAG=1，要由软件清0。

不管是A/D转换完成后由该位申请产生中断，还是由软件查询该标志位A/D转换是否结束，当A/D转换完成后，ADC_FLAG = 1，一定要软件清0。

ADC_START：模数转换器(ADC)转换启动控制位，设置为“1”时，开始转换,转换结束后为0。

CHS2/CHS1/CHS0：模拟输入通道选择，CHS2/CHS1/CHS0。

A/D转换结果寄存器ADC_RES、ADC_RESL：用于保存A/D转换结果。

3.2 电源模块
电源模块主要由变压器、整流桥堆、稳压芯片7805 7815、电容组成，将交流电压转化直流电压，满足系统各个模块的电压需求。

原理图如图3-2所示：
图3-2 电源模块图
（1）变压器：
通过变压器将交流电压转化成适合于整流的交流电压。

基本工作原理:当一个交流电压U1接到初级绕组的线圈时，由于交流电的强度和极性是不停地正、负交替变化，因此初级绕组的线圈所产生的磁力线数目也不停改变。

由于磁场强度的不断变化，
出现电磁感应现象，促使缠绕在同一铁芯上的另一端线圈产生感应电动势U2 .变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。

变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。

计算公式：根据P （入）=P （出）可得U1/U2=N1/N2 ，即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比。

（2）整流桥堆：
整流桥堆是由四只整流二极管作桥式连接，外用绝缘朔料封装而成，大功率整流桥在绝缘层外添加锌金属壳包封，增强散热。

整流桥品种多：有扁形、圆形、方形、板凳形等。

主要功能是将次级的交流电压变换成单向脉动的直流电压。

因为流过桥式电路中每只整流二极管的电流为
I D =1∕2I max =1/2I Omax =1/2×0.5=0.25(A)
每只整流二极管承受的最大反向电压为
)(31%)101(202max 2V U U RM ≈+⨯⨯==
选用三极管IN4001，其参数为：I D =1A ，U RM =100V 。

可见能满足要求。

（3）滤波电容的选择：
滤波电路将脉动的直流电压变换成平滑的直流电压。

在稳压芯片前面接入C19 C20 C21 C22，可以防止由输入引线过长所带来的电磁感应而产生的自激振荡。

在稳压芯片后面接入C28 C23容量较大的电解电容，是用来进一步减少输出纹波和低频干扰。

C27 C29是用来减小由于负载电流瞬间变化而引起的高频干扰。

一般滤波电容的设计原则是，取其放电时间常数R L C 是其充电周期的确2～5倍。

对于桥式整流电路，
滤波电容C 的充电周期等于交流周期的一半，即R L C ≥（2～5）T/2=2～5/2f,由于ω
＝2πf,故ωR L C ≥(2～5)π,取ωR L C ＝3π则C=3π/ωR L 。

其中R L =U I /I I ，所以滤波电
容容量为C ＝3πI I /2πfU I ＝(3π×0.5)/ 2π×50×22＝0.681×103(μF)。

取
C=1000µF。

电容耐压值应考虑电网电压最高、负载电流最小时的情况。

U Cmax =1.1×2U 2max =1.1×2×20≈31.1(V)
综合考虑波电容可选择C=1000µF，50V 的电解电容。

（4）集成三端稳压芯片：
因为三端固定集成稳压电路的使用方便，电子制作中经常采用，可用来改装分立元件的稳压电源，也可用作电子设备的工作电源。

通过7815、7805与合适滤波电容组成稳压电路，使直流输出的电压为稳定。

输出值为15V 、5V 电压，以满足系统各个模块的电压输入需要。

注意：三端集成稳压电路的输入、输出和接地端绝不能接错，不然容易烧坏。

一般三端集成稳压电路的最小输入、输出电压差约为2V ，否则不能输出稳定的电压，一般应使电压差保持在4-5V ，即经变压器变压，二极管整流，电容器滤波后的电压。