迷你部落格

这是我的电子设计校赛作品, 由于现在学校才把作品发还给我们, 所以我现在才撰文描述下我们的作品.
我们的题目要求是制作一个发热设备, 能够达到设定温度, 这个温度可手动设定. 超过一定温度时, 风扇散热, 电路报警保护.
本设计以三星低功耗低成本单片机 S3F9454 为控制核心, 使用这片非主流的芯片的原因是实在买不起 STC 的芯片, 更加不用说 Cortex-M3 内核的 STM32, Ti 的群星系列芯片了.

电路设计十分简单. 单片机的 I/O 口控制继电器网络, 用继电器网络控制电阻网络, 继电器的开合能改变接入电阻的数量, 也就改变了发热速度.
在反馈环路上, 采用温度二极管加上仪表发大器放大信号, 输入到单片机 ADC 接口上, 达到闭环控制. 算法上加入回滞量, 防止继电器疯狂改变状态.

其他辅助电路如下:
4位数码管显示电路, 用显示设定温度以及当前温度, 风扇转速等.
风扇转速测量电路, 直接拿了CPU风扇, 抄袭了某电脑主板的滤波电路, 效果很好.
报警电路, 实在是做得很无聊.

在制作过程中就考虑了成本以及大规模生产的问题. 同是 8 位单片机, 9454 就要比 51 体积小, 价格便宜. 附加主要元件有电源, 运放, 比较器, 串转并的 74HC164, 节省单片机的 I/0 口.
电子设计的产品最终要有实际意义, 解放生产力, 否则纯粹为了参加比赛就没有意思了.本模型的实际应用产品: 恒温箱.

上个图.

玩了一把 Arduino, 写了一个最简单的程序, 闪烁的灯, 只要14行, 还是算上空行和大括号的,这让学51连个流水灯也写不出来的同学情何以堪...

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int flash = 2;	//设置端口名字
void setup()
{
	pinMode(flash , OUTPUT); 	// 定义端口用来输出
} 
void loop()
{
	digitalWrite(flash , HIGH);
	delay(500);
	digitalWrite(flash , LOW);
	delay(500);
}

开源的东西就是好, 简单好用, Linux 下也有 IDE, 安装居然 yum 下就解决问题了, 这让每天用着盗版的付费的 IDE 的同学情何以堪...

我承认这篇文章标题不怎么样, 不过放心, 这篇文章不会很水. 昨天我陪人 (mua~) 去买 iTouch 的时候和店家讨论到这个充电器的问题了. 于是写下此文作讨论.

现在带电池的设备都少不了充电器, 手机更是如此. 目前国家的标准是, 从2007年6月14日开始, 所有的手机设备都要使用USB规范的充电器, 同时把数据线 D+ 和 D- 短路.[引用] [PDF] 而 USB 的电源规范是一个USB的HUB最多只能提供500 mA的电流. [引用]
所以,现在的充电器额定电压就是 5V, 最大电流 500 mA.

下面给出一张图. 这个图只是个理论图. 理论上, 无论负载有多少电流, 电压源都输出恒定的5V.

最大电流受到元器件限制, 如线圈, 整流二极管. 电流大了线圈和二极管可能要烧掉.

而实际上, 整流二极管会吸收一部分电压, 当负载电流越大时, 二极管吸收的电压越多, 于是输出到设备的电压就会下降. U-i曲线中红点是个特殊的点,我会稍后讲到.

于是, 为了制造稳压电源, 砖家叫兽加入了光耦-反馈元件. 光耦会检测输出电压, 当负载电压下降时, 反馈给电压源, 让电压源输出更高的电压. 这就是闭环开关电源.

而实际上, 一个手机充电器有很多猫腻. 我特意拆了两个充电器, 上图对比.

这两个都是山寨手机充电器. 右边的用料, 明显质量要好于左边的.
蓝圈: 整流部分, 把220V的交流转换成脉动直流. 左边的那个电源就用了一个二极管做半波整流, 右边的电源用了4个二极管作全桥整流. 全桥整流在效率, 输出质量上明显高于半波整流.
绿圈: 高压滤波电容. 左边的容量是2.2uF, 右边是2个2.2uF. 这个电容的大小也关系到输出质量. 一般来讲, 电容值越大越好, 但是值大了体积和成本就上去了.
紫圈: 输出滤波电容, 这里的电容最好是低ESR的电容, 能消除开关纹波, 但是成本...
红圈: 最重要的部分, 光耦反馈. 左边的电源没有光耦, 所以就没有反馈, 它的电路图是上面的第二张电路图. 重点来了: 那个U-i曲线中红点. 由于没有反馈, 厂家会设定开关电路中的元器件的值, 当负载电流为标称电流 (500mA) 时, 电压正好为标称电压 (5V). 当负载电流小了, 输出电压就上去了, 而当负载电流大时输出电压会被线圈啊, 二级管吸收衰竭, 使得实际输出低于5V.
手机的负载随时会发生变化, 如屏幕点亮, 和基站通讯, 提示音等. 若是手机使用这种垃圾充电器充电, 而没有关机, 输入电压就会随着负载电流作大幅度波动, 这对手机电路, 特别是电池是极为不利的!!! 而且那些无良厂家往往会虚写值, 也就是说, 说不定输出在300mA时就低于5V了, 在500mA时都低于4V了.
右边的电源存在反馈电路, 虽然这种波动也是存在的, 但是对手机的影响小了很多. 它的电路图就是第三张电路图.

有一些说法是说, 充电器电流越大, 充电速度越快, 我认为, 这些人是没有用过优秀的充电器. 假设电池恒流充电, 最大充电电流250mA, 电池充电电压 3.7V (电量低) -- 4.2V (电量高), 手机本身用电100mA, 那么充电器在负载为350mA的时候, 垃圾充电器输出电压为多少呢? 如果输入电压高于电池电压 (大于 4.2V), 手机还能通过内部电路转换一下. 如果输出电压低于电池的电压, 那怎么能给电池充电呢? 如果输入电压略微高于电池电压, 那怎么还能充得快呢?

所以, 别看那个10元一个的充电器, 好坏还是差很多的. 大家尽量用手机厂商发的充电器 (山寨手机除外), 用电脑充电尽量用机箱背面 I/O 口的 USB 接口. 我自己用的充电器是高中老师缴获并送给我研究的 PSP 充电器. 我给它做了个电路板, 有两个标准USB接口, 可以充手机, MP3等, 感觉还不错, 点餐机电池寿命还不是挺长的嘛.

这是我的蛋疼论文,发上来做保留的

摘要:本文就当前 GPS 定位速度慢进行了研究,并对提高 GPS 定位速度的 AGPS 和 LAAS 两种辅助定位方式进行了讨论,这两种方式各有优缺点.
关键词:GPS 码分多址 AGPS LAAS 伪卫星

0.引言
GPS是用来授时和测距的导航系统.该系统由轨道卫星,运行控制系统和用户接收机3个子系统组成.随着 GPS 在军用,民用中的广泛应用, GPS 接收机得到迅猛的发展,其装备及更新速度快,用户数目急剧增长.但是,目前无辅助的GPS冷启动后初始定位较慢,一般需要 45 秒钟,在移动时这个值更加慢.本文就是讲述其他信号辅助状态下的高速定位.在其他信号辅助下,定位的精确度也能升高.

1.当前卫星信号系统
当前,所有的卫星都以相同的两个频道向下广播卫星上的原子钟时钟信号, 1575.425 MHz 和 1227.625MHz .这两个频率段波长在 15cm 左右,相对无线电干扰比较少,国际无线电组织专门划分用于导航.其中 1227.625MHz 是军用精码频率,不在本文讨论分为之内.目前天上一共有32颗卫星,每颗卫星用CDMA扩频技术在低速时钟数据上和一个高速伪随机序列编码.接收机在出厂时已经设置了每颗卫星的编码信号.民用粗编码信号为 1.023MHz ,军用为 10.230MHz .
接收机通过计算粗码信号得到信号生成时间,算出接收机和该卫星距离,但并不能马上计算出自己的位置,因为它不知道卫星在发射电波时的位置.因此在 1575.425 MHz 载波上面,还加载了一个 50Hz 的导航电文,包括了:卫星的编号,轨道参数,误差修正值等. GPS 接收机就是通过这些参数计算出某一时刻某颗卫星在空间中的位置,然后再确定自己与卫星的距离,计算出自己的实际位置.

2.当前系统定位较慢
接收机关机后会在 RAM 中保存关机时的最后星历信息,用于提高下次定位速度.当 RAM 断电,或者长时间没有接受信号造成星历变化,必须完全重新定位(重新预热).一般重新定位理论上需要 45 秒,其中 30 秒是用来接收导航电文,确定卫星位置,剩下 15 秒钟是计算时间和位置. 45 秒是理论距离.但是,这只是理论速度.实际信号传输会因为云层,电离层,多路径干扰而造成衰竭,因此实际定位常常大于 1 分钟半,甚至大于 3 分钟,尤其是在移动中的初始定位.当前 GPS 这种预热性无法满足部分场景的需要,而 GPS 的工作原理决定了无法解决这种预热问题.因此,需要采用其他技术辅助提速 GPS 定位速度.

3.AGPS
AGPS 是基于 Internet 的辅助 GPS 定位技术.当前只要有 GPS 模块的手机基本都支持 AGPS .由于手机都通过基站联通互联网,当 GPS 初始工作时,会从互联网上下载最新卫星星历,汇报当前基站位置给辅助定位服务器.辅助定位服务器会把当前基站位置反馈到接收机,提升定位速度.由于每个基站通信范围有限,所以通过基站能获得大约 1000M 的精度.在城市等人口密集地域,由于每个基站容量有限,往往会采用微小区技术,使用更多基站并降级基站发射功率,进一步提高基站定位的准确性.目前我国的移动营运商都没有对公众开放相应 API ,但是目前 Google 已经在 Google Maps 中开放了基站定位.由于 AGPS 接收器与辅助服务器间的任务是互为分工的,所以 AGPS 往往比普通的 GPS 系统有速度更快的定位能力,有更高的效率.

优点:在互联网的帮助下定位,简单而方便.
缺点:并不是所有的设备都有 GSM 或者 Wifi 模块,能链接到互联网.如专业导航设备.

4.LAAS
局域增强 GPS 系统的本意是利用基站充当伪卫星,提供更加准确的信号.现在该系统也被用来提高定位速度.固定基站接收卫星的广播信号,转码后同频率广播时钟信号和导航电文.由于基站天线体积可以适当提高,基站精确度可以比较大.而对接收机来说,基站发射功率较卫星大, GPS 接收机将轻松接收到卫星信号,并视作一颗伪卫星.目前已经在美国的部分机场应用,使飞机能高速定位,并且提高精确度.

优点:设备无须拥有互联网通信功能
缺点:基站成本较大,一般用于专业领域,接收机无法向下兼容.

5.结束语
本文就当前 GPS 定位速度慢进行了研究,并对提高 GPS 定位速度进行了讨论. GPS 目前已经广泛应用在各行各业,在辅助 GPS 设施的帮助下, GPS 定位将更快速,更准确,更给力.实在是以后人肉搜索,跨省追捕的利器.

参考文献:
[1]Understanding The GPS - An Introduction to the Global Positioning System by Gregory T. French

话说为期一个暑假的电子设计竞赛及赛前集训终于结束了.

我先讲下我的日程表吧.上周四开始在实验室里比赛,为期72小时,到周日早晨,我看完飞思卡尔就回家了.然后周三下午我再次出发,去湖州评测作品.
湖州好破啊(不要打我~).到达湖州师范后,那些砖家叫兽对我们蛋疼的作品无语了.评测的成绩是个位数的...反正程序员的问题,嗯嗯,软件不是我写的哈.
评测完毕,我们蛋疼地笑笑.我们把得奖机会留给学长们了,谁叫我们是去打酱油的呢?哈哈.
然后和湖州师范的高中同学聚聚.一个同学果断发达了,小车都买了~
然后回学校整东西,回家.
我看人家都忙着来上学了,我却蛋疼地离开了下沙,开始了我的1周多点的暑假...

唉,虽然结果肯定杯具了,最多成功参赛奖吧,但是我可以说这个暑假可以说是相当充实啊,学到了很多东西,虽然我们的指导老师老师什么都不懂,但是我们靠自学,请教学长,相互学习,还是学到了很多东西.无论竞赛成绩怎么样,这个暑假都没有浪费.嗯嗯.

来3张图,第一张,爆电容是很正常的.

第二张,呆了两个月的八教实验室.其实中途有回家的.

第三张,回家滩了一地...

马上就要开学军训了,再怎么热也感受过了...

先来说说我的大学生浙江省第三届电子设计竞赛吧.

本次竞赛我们做的是自动输液装置,我们小组3个人在72个小时里面憋出来了.唉~~混个成功参赛奖么,也是可以的.这期间我只睡了10个小时吧.详细情况我会在下次的博文中描述.

昨天我回家后倒头睡觉了,现在么做点东西玩玩.这个指示器通过内部AD采样,然后写16个if语句根据电平大小亮灯,电压越高亮得越多...没有什么技术含量,完全考验我的焊工.32个贴片~

背面图:密密麻麻

正面图:很简洁,电源输入,信号输入,5v供电,

这是固定在我桌子边上的效果.和我用于调整输出音量的ALPS16型双联电位器一起.后面的电位器用于调整输入电平...

有源代码和PCB,留言就给你.