电力机车弯道速度遥控-单片机接收控制系统的研究论文

1摘 要本课题以最新推出的电力机车弯道速度遥控系统的核心单片机接收控制系统为中心，以信号的发 送和接收以及提示报警系统为辅助，设计了电力机车弯道速度遥控的信号发射系统、信号接收系统、 单片机接收控制系统和接收报警系统。本 课题着重对其中的接收报警系统进行了详细的介绍。单片机接收控制系统装置是以优质的单片 89C51 电路作为整个系统的中心, 根据单片机接收到的不同位置的编码信号,使系统发出相应的信号进行响 应控制。关键词：电力机车，弯道速度，无线遥控，单片机2Electric Locomotives Curve Speed ControlingReceiving And Alarm SystemAbstractThis topic takes single-chip receiver controling system, which is a core of the lastest curve speed remote controling system of electric locomotives, as a center. It takes signal sending, receiving, prompting and alarm systems as a secondary. This topic is a design of the signal launching system, signal reception system, single-chip receiver controling system and receiving-alarm system of the curve speed remote controling technology of electric locomotives. This topic focuses on the receiving-alarm system in detailed introduction. The monolithic integrated circuit receive control system installment is takes overall systems center by the high quality monolithic 89C51 electric circuit, receives the different position coded signal according to the monolithic integrated circuit, causes the system to send out the corresponding signal to carry on the response control.Keywords: Electric locomotives, Curve speed, Wireless remote control, Microcontroller 3目 录摘要Abstract毕业论文（设计）任务书绪论 11 概述 11.1 国内外研究综述11.2 设计理论基础21.3 SS3B 型 电力机车简 介32 系统设计42.1 总体设计42.1.1 电力机车铁路接触网模式选择42.1.2 89C51 单片机52.1.3 单片机最小系统52.1.4 单片机控制系统的安装位置62.1.5 位置传感器的选择62.2 单片机接收电路方案72.3 单片机装置的工作过程72.4 单片机射频收发器件和微处理器特性82.5 单片机控制报警部分103 其他部分电路133.1 发射电路1343.2 接收电路133.3 报警电路143.4 报警发射电路154 程序175 结束语20参考文献20绪论1 概述电力机车弯道速度遥控技术是铁道部门发展的重要技术之一，它的发展直接制约着电力机车速度和运行效率的提高。近年来，随着电力、 电子技术的发展以及人们对铁道部门的要求也是越来越高，电力机车的发展也取得了巨大的技术进步。在 铁道部门，注重于速度的同时，电力机车 运行的安全问题一直被置于首要位置。脱轨问题，一直是弯道处的机车行驶的常 见问题，更是安全 问题的重中只重。因此，在现今注重安全与速度的方面，电力机 车的弯道速度遥控又被提上了研究日程。在电力机车弯道速度遥控系统中，单片机接收控制系统是整个系统的中心环节，它的好坏直接关系到了 电力机车弯道运行时效率的高低。为了乘客的生命安全着想，我们必须考虑到一切有可能发生的问题。在电力机车将要进入弯道时，单片机接收信号后提醒司机减速，即便是司机没有察觉，我们也可以通过单片机接受控制系统，对电动机车进 行制动控制， 强行对电动 机车进行减速。从而避免一切即可发生的人为故障问题。从而在提高速率的同时，把乘客的生命财产损失降到最低程度。1.1 国内外研究综述电力机车的普及和推广促进了该系统各项技术的突破。根据网络资源以及相关资料调查，类似本课题 的项目在国内外有一定的研究成果。各种具有类似单片机接收控制系统功能的装置也就应运而生。单片机控制系统是以 MCS-51 系列单片机芯片为核心, 运用电子技术和脉宽调制以及解调技术，根据接收发送信号以及当前电力机车弯道速度遥控的新5要求，设计了电力机车弯道速度遥控的单片机控制系统，以便于电力机车能够顺利通过弯道，并且更能准确的确定电力机车现时的行程情况。这样不仅能人性化的显示出司机的超作能力，而且在司机超作失误的条件下，单片机接收控制系统更能够采用制动程序，从而更加完整的确定乘客的安全问题。1866 年，德国工程师西门子与技师哈卢施卡联营创立电机公司，发明强力发电机，制成世界上第一列电 力机车。第二年在巴黎博览会上展出，震惊了 许多人。1879 年，在柏林的工商业博览会上， 这辆世界最早的电力火车公开试运行。列车用电动机牵引，由带电铁轨输送电流，功率 为 3 马力，一次可运旅客 18 人，时速 7 公里。两年之后 1881 年，柏林郊外铺设了规模虽小，但 为世界最初营业用的电车路线。同 时德国又试验成功 驾空接触导线供电系统，使电力机车的供电线路由地面转向空中，机车的电压和功率都大大提高。1895 年，在美国的巴尔的摩一俄亥铁路线上首次出现了长途电力机车。机车重 96 吨，1080 马力，采用 550V 直流供电。1901 年，西门子、哈卢施卡电机公司制造的电力机 车在柏林附近创造了时速160 公里的记录。与此同时，在 1880 年，美国爱迪生也进行了电车 的实验。中国第一台电力机车于 1958 年诞生于湖南株洲，命名为“ 韶山”，为中国铁路步入电气化立下了汗马功劳。电力机车由于速度快、爬坡能力强、 牵引力大、不污染空气，因此发展很快。地下铁路也随着电车的出现而得以发展1.2 设计理论基础该中心单片机控制装置是以 MCS-51 系列单片机为核心,采用无线遥控发射一接收元件作为机车到达弯、岔道的检测元件,以单片机接受的信号进行一系列的分析，从而使单片机中心控制部分对电力机车的行驶状况进行精确的调整,由单片机根据接收到的不同位置的编码信号,使系统发出相应的信号进行速度调整.电力机车在即将到达弯道时，即在一定的指定地点，电力机车上的单片机将接受到即将减速的信号，此时通过报警系统提醒司机减速，让司机手动减速从而达到安全速度以内。但是，在数以万记的弯道运行时 ，有 时司机会疏忽减速报警，6在此种情况下，单片机中心控制系统就要在报警 5 秒后，就自己进行另一个指令，自动控制电力机车进入制动减速，从而避免由于速度过快而使电力机车脱轨的灾难。当然，为了避免司机再次出现这种疏忽， 单片机控制系 统需要将这些信号全都发送到前后车站的控制室。系统的具体设计要求为：1.电力机车弯道速度遥控系统电子控制线路的各个电路模块，电子器件组成及参数设置；2.主要设计报警控制系统的电子线路，分析其控制原理；3.要求报警信号发射辐射 100 公里；4.设计的报警系统要与整个弯道速度遥控系统相配合，共同完成控制功能； 5.完成整个系统线路的调试工作。1.3 SS3B 型电 力机车简介 韶山 3B(SS3B)型电力机车 是大功率半导体整流、客 货运两用干线电力机车。其电流制为工频单相交流。 牵引及制动功率大，起 动 平衡，加速快，工作可靠，司机室工作条件良好，污染少，维修简便。SS3B 型 电力机车为 大功率硅半导体桥式全波整流，采用调压开关与晶闸管相控结合的平滑调压，牵 引特性为恒流控制特性。具备加馈电阻制动特性，比SS3 型机车具有更优越的制 动特性。机 车采用脉流串激式 4 极牵引电动机，大面积立式百叶窗车体通风方式。 车内设备按斜对称空间布置，采用成套组装，有双边走廊。SS3B 型 电力机 车由两节完全相同的六 轴机车通过机械、 电气和制动空气管路采用固定重联方式，组成一个完整的十二轴重载货运机车，可在其中任意一节机车的司机室内对全车进行统一控制。两节机车亦可分开，作为一台六轴机车独立应用。每 节机车均是在 SS3 型机车基础上，取消一个司机室。机车增加了列车控制网络（TCN）系统，不但减少了大量的硬联线，而且机车各主要部件的工作状态和故障信息均可在彩色液晶显示屏上显示，因此，提高了机车的先进性、可靠性以及使用与维修的方便性。 机车设备布置与通风系统以单节车为单元。每节车划分为如下七大区域，即司机室、1 号辅助室、1 号高压室、变压器室、 2 号高压室、2 号辅助室、3 号辅助室、车顶设备和车下设备等。 司机室设在每台机车的两端，重联端未设司机室。司机室主体结构和司机室7内设备布置与 SS4 改机车规 范司机室基本一样。最前端布置有操 纵台，操 纵台上设有司控器、制动机、各种仪表、开关和指示灯以及彩色液晶 显示屏。操纵台右柜内布置有重联控制器。司机室顶部还装有空调装置。 SS3B 型机 车主电路与 SS3 机车相比，增加了高压连接器、高压隔离开关、网压表、降压变压器、高压变压器、高压互感器用自动 开关。受电弓、真空断路器均采用进口产品。 辅助电路则每节机车压缩机采用一台螺杆式压缩机。采用三极自动开关代替辅保装置，保护辅机过流。机车控制电路与 SS3 型机车相比，机车控制采用了LCU、微机柜和网络控制技术。2 系统设计2.1 总体设计2.1.1 电力机车铁路接触网模式选择电力机车铁路接触网良好的选择，是整个电力机车运行是重要环节，因此我们应慎重的选择接触网。随着电气化铁路快速发展和客运专线不断的提速，对接触网安全提出了更高的要求，其涉及多学科，多专业的综合性先进新技 术领域，集中反映了客运运输组织等多方面的技术进步。作为牵引供电系统的主体接触网，其性能的优劣直接决定着电力机车受电弓的受流质量，最终影响列车的运行速度与安全。悬挂类型是高速电气化铁路接触网设计，施工和运营维护的最主要技术参数。高速电气化铁路接触网 对悬挂类型的要求是：受流质量能够满足运营要求，安全可靠，少维修，故障率低以及工程造价低。目前国外高速铁路接触网主要有三种悬挂类型：以日本为代表的复链型悬挂；以德国为代表的弹性链型悬挂；以法国为代表的简单链型悬挂。不同悬挂类型的性能的比较如下表： 表一：特性 复链型悬挂 弹性链型悬挂 简单链型悬挂受流性 好 好 稍差维修性 差 较差 好经济性 差 较好 好故障率 少 较多 较少寿命 长 长 长8从上表可以看出来，从受流质量来看，复 链型悬挂最好，弹性链型悬挂次之，简单链型悬挂稍差。接触网 悬挂的一个重要指针就是弹性均匀。简单链型悬挂弓网之间的定位点处动态接触分散性较大，弹性不均匀度较大，该点处容易造成一种有害的物理现象“硬点 ”，为缓和硬点造成的影响，应该减轻定位器的重量。受电弓通过该点时，加大了 导线和受电弓滑板的异常磨耗，当“ 硬点”大于 60G 时，受电弓瞬间脱离接触线，使受 电弓不能正常受流，在硬点下形成火花和拉弧现象。但是，如果适合加大简单链 型悬挂接触线的张力，采用缓冲阻尼装置，以改善受点弓的共振特性，提高接触网波动传播速度（加大接触线的补偿张力），并对接触导线跨中预留适当的弛度 F，施工偏差不应大于 5mm，在高速状态下，接触线的预留弛度的跨距值的 0.05%，则可以降低接触网弹性不均匀，从而使受电弓运行轨迹趋于水平状态，消除受 电弓与接触线间的拉弧现象，改善受流质量。由于 简单链型悬挂具有结构简单，安全可靠，工程造价低，安装调整维修费少等优点，我国的高速电气化铁路接触线网宜选用简单链型悬挂。2.1.2 89C51 单片机单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部 总线系统，目前大部分 还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器， 实时时钟等外围设备。而现在最强大的 单片机系统甚至可以将声音、图像、网络 、复 杂的输入输出系统集成在一块芯片上。单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、 质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件9图 1 89C51 管脚图2.1.3 单片机最小系统如图 2 所示 ,89C51 的外部通 过 18 ,19 脚连接一个晶振和两个 电容,构成振荡电路,可以为单片机提供时钟频率。9 脚通过一个 10k 电阻和一个 10F 的电容构成了一个简单的复位电路, EA 接高电平,AL E 、PSEN 信号不用,这样就10构成了一个单片机最小系统。这个最小系统未设复位键,系统加电时自动复位。图 2 单片机最小系统2.1.4 单片机控制系统的安装位置鉴于单片机接受控制系统主要功能是接受信号和控制电力机车的运行，在工作时，它不仅需要控制报 警系统直接向司机进行报警还需要接受发送来的信号进行判断分析，所以该系 统安装的最佳位置就在电力机车的司机室内，即车头出的控制室。2.1.5 位置传感器的选择位 置 传 感 器 【position sensor】用 来 测 量 机 器 人 自 身 位 置 的 传 感 器 。位 置传 感 器 可 分 为 两 种 ，直 线 位 移 传 感 器 和 角 位 移 传 感 器 。其 中 直 线 位 移 传 感 器常 用 的 有 直 线 位 移 定 位 器 等 ，具 有 工 作 原 理 简 单 、测 量 精 度 高 、可 靠 性 强 的特 点 ；角 位 移 传 感 器 则 可 选 旋 转 式 电 位 器 ，具 有 可 靠 性 高 、成 本 低 的 优 点 。角 位 移 器 还 可 使 用 光 电 编 码 器 ，有 增 量 式 与 绝 对 式 两 种 形 式 。其 中 增 量 式 码盘 在 机 器 人 控 制 系 统 中 得 到 了 广 泛 的 应 用 。位置检测传感器的最佳选择是选用无接触传感器。对红外传感器和无线电遥控传感器都进行了实验研究对比，最终决定选用无线电遥控传感器。11如下传感器电路图：图 3 传感器电路图2.2 单片机接收电路方案过去信号的接收主要是一些模拟系统电路或数字系统电路，这些电路中模拟系统电路接收信号大部分属于短距离发送和接收的信号，但不论怎样，这些信号几乎都是无法进行综合处理。然而随着近代技术的发展，单片机在电路中的应用愈加频繁，而且这些以单 片机为中心的控制电路，不仅简化了电路，而且更加使电路的价格更加低了。通 过一个简单的单片机，不仅使电路更加的精确化，人性化，而且使电路更加的清晰，可观。就是由于 这种情况，本课题选用了 89C51单片机为整个系统的中心控制系统。2.3 单片机装置的工作过程单片机接收装置的传感器经编码设置后安装在电力机车的车头处，而其电力机车的所需的供电电源取自电网，发射和接收传感器功率应足够大，保证发射和接收信号辐射范围 100 公里。当电机车行驶到弯道 10 公里处时，安装于电机车车头处的接收传感器就可接收到无线电编码信息，经控制器处理后进行响应的工作，在接收到信号起初，立即接通语音报警系统 ，让司机进行减速处理。如果电力机车司机疏忽未进行减速时，单片机会将处理过的信号电力机车的制动系统，从而降低速度让电力机 车的行驶速度达到弯道行驶的安全速度范围内。与此同时，有 电力机车向前后 车站发送电力机车的弯道运行状况，从而让铁路总控12制室更精确的掌握电力机车的运行情况，从而更好的对司机工作做好判断，以此保证电机车的安全运行。电力机车弯道速度遥控单片机接收控制系统的总框图如下：弯道集成无线遥控发射 系 统电源 单片机 89C51无线遥控接收系统系统 555 芯片发射电路功放电路喇叭叭无线遥控发射系统前方车站接收系统后方车站接收系统电力机车制动系统图 4 总方框图2.4 单片机射频收发器件和微处理器特性为了保证系统能够在较低电流消耗的情况下，有较高的发射功率和接收灵敏度，系统选用了 Maxim 公司的 MAX1473 接收芯片和 MAX7044 发射芯片。MAX7044 发射芯片工作电压为+2.1 6.0 V，7.7 mA 的低工作电流，250 s的启动时间。通信速率能达到 100 kbps,小封装 3 mm3 mm，8 引脚 SOT23 封装。它消除了基于 SAW 发送器设计的问题；采用晶体结 构，提供了更大的 调制深度和快速的频率响应机制；降低了温度的影响，温度范围可达-40 125 。MAX1473 接收芯片采用 3.3 V 锂电池供电，250 s 启动时间，小于 2.5 A的待机模式工作电流，-114 dBm 的灵敏度；采用 TSSOP 28 引脚封装设计。MC9RS08KA2 作为 Freescale 公司新推出的一款集成多个功能的高性价比MCU，具有键盘中断和高达 20 MHz 的内部时钟，以及 8 位模计数器，2 KB Flash 空 间，63 字节 RAM；同时有等待和 3 种停止模式，满足系统的超低功耗设13计（设计中电流小于 1 A），以及简易的 6 引脚 BDM 编程调试接口，便于系统的实时升级。设计中采用 6 引脚 DFN 精密小引脚封装，满足系统的小体积要求。从单片机向外发送信号，主要是向该弯道前后的电力机车总站发送信号，从而确保电力机车总站更好的了解机车在弯道处的运行情况。发送部分射频前端电路如图 5 所示。图 5 发送部分射频前端电路在电力机车快要达到弯道处时，会接到弯道处发送来的信号，从而进行对信号进行精确的控制。接收部分射频前端电路如图 6 所示图 6 接收部分射频前端电路14接收部分微处理器控制电路如图 7 所示。图 7 接收部分微处理器控制电路2.5 单片机控制报警部分 在本设计中选择把声音和红外线作为采集信号，所以用集成声音传感器PS2109 和红外传感器 BH 用作采集系统的敏感元件。数据采集模块的电路图如图 5 所示，AD 转换电 路采用常用的 8 位 8 通道数模转换专用芯片ADC0809.ADC0809：ADC0809 是采样频率为 8 位的、以逐次逼近原理进行模数转换的器件。其内部有一个 8 通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通 8 路模拟输入信号中的一个进行 A/D 转换。主要特性：8 路 8 位 AD 转换器，即分辨率 8 位;具有 转换起停控制端;转换时间为 100s;单个5V 电源供电;模拟输入电压范围 05V，不需零点和满刻度校准;工作温度范围为-4085 摄氏度;低功耗， 约 15mW。引脚功能: ADC0809 芯片有 28 条引脚，采用双列直插式封装。各引脚功能: IN0IN7：8 路模拟量输入端。2128：8 位数字量输出端。ADDA、ADDB、ADDC：3 位地址输入线，用于选通 8 路模拟输入中的一路;ALE：地址锁存允许信号，输入,高电平有效。 START： AD 转换启动信号，输入,高电平有效。 15EOC： A D 转 换 结 束 信 号 ，输 出 ，当 A D 转 换 结 束 时 ，此 端 输 出 一个 高 电 平 （转 换 期 间 一 直 为 低 电 平 ）。 OE：数 据 输 出 允 许 信 号 ，输 入 ，高 电 平 有 效 。当 A D 转 换 结 束 时 ，此端 输 入 一 个 高 电 平 ，才 能 打 开 输 出 三 态 门 ，输 出 数 字 量 。CLK：时 钟 脉 冲 输 入 端 。要 求 时 钟 频 率 不 高 于 640KHZ。 REF（+）、REF（-）：基 准 电 压 。 Vcc：电 源 ， 5V。 GND：地 。ADC0809 的工作过程是：首先输入 3 位地址，并使 ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选 通 8 路模拟输入之一到比较器。START 上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 AD 转换，之后 EOC 输出信号变低，指示转换正在进行。直到 AD 转换 完成， EOC 变为高电 平，指示 AD 转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当 OE 输入高电平 时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。声音、红外线传感器的输出端分别接到图 8（a）ADC0809的 IN0 和IN1。由图 8可知ADC0809的通道选择地址 A，B，C 分别由 89C51 的 P0.0P0.2 经 图168（a）ADC0809 内部结构图地址锁存器 74LS373 输出提供。当 P2.70 时，与写信号 WR 共同选通ADC0809。图 8 中 ALE 信号与 ST 信号连在一起，在 WR 信号的前沿写入地址信号，在其后沿启动转换。例如，当输出地址为 7FF8H 即可选通通道 IN0，实现对声音传感器输出的模拟量进行转换；输出地址 7FF9H 即可选通道 IN1，实现对红外线传感器输出的模拟量进行转换。图 8 中 ADC0809 的转换结束状态信号EOC 接到 89C51 的 INT1 引脚，当 AD 转换完成后，EOC 变为高电平，表示转换结束， 产生中断。在中断服务程序中，将 转换好的数据送到指定的存 储单元。图 8 ADC0809 引脚图下图为单片机控制报警过程图:17图 9 单片机控制报警过程3 其他部分电路3.1 发射电路早期的发射机较多使用 LC 振荡器，频率漂移较为严 重。声表器件的出现解决了这一问题，其频率稳定性与晶振大体相同，而其基频可达几百兆甚至上千兆赫兹。无需倍频，与晶振相比电路极其简单。以下两个电路为常见的发射机电路，由于使用了声表器件，电路工作非常稳定，即使手抓天线、声表或电路其他部位，发射 频率均不会漂移。和图一相比， 图二的发射功率更大一些。发射距离可达 200 米以上。图 10 发射电路图3.2 接收电路接收机可使用超再生电路或超外差电路，超再生电路成本低，功耗小可达100uA 左右，调整良好的超再生电路灵敏度和一级高放、一级振荡、一 级混频以及两级中放的超外差接收机差不多。然而，超再生电路的工作稳定性比较差， 选择性18差，从而降低了抗干扰能力。下图为典型 图 11 超在生接收电路图的超再生接收电路。超外差电路的灵敏度和选择性都可以做得很好，美国 Micrel 公司推出的单片集成电路可完成接收及解调，其 MICRF002 功耗更低，并具有电源关断控制端。MICRF002 性能稳定，使用非常简单。与超再生 产电 路相比，缺点是成本偏高。下面为其管脚排列及推荐电路。图 12 MICRF002 管脚排列及推荐电路MICRF002 使用陶瓷 谐振器，换用不同的谐振器，接收频率可覆盖300440MHz 。MICRF002 具有两种工作模式：扫描模式和固定模式。扫描模式接受带宽可达几百 KHz,此模式主要用来和 LC 振荡的发射机配套使用，因为，LC 发射机的频率漂移较大，在扫描模式下，数据通讯速率为每秒 2.5KBytes。固定模式的带宽仅几十 KHz，此模式用于和使用晶振稳频的发射机配套，数据速率可达每秒钟 10KBytes。工作模式选择通过 MICRF002 的第 16 脚（SWEN）实现。另外，使用唤醒功能可以唤 醒译码器或 CPU，以最大限度地降低功耗。MICRF002 为完整的单片超外差接收 电路，基本 实现 了“ 天线输入”之后“ 数据直接输出”，接收距离一般为 200m。3.3 报警电路19声光报警电路由单片机 P3.7 口控制，输出报警信号(高低电平间隔 1 s 的脉冲信号) ，驱动声光报警电路，直至按复位键 RESET 图 13 报警电路 和开关键。声光报警电路由 555 定时器、 扬声器和普通发光二极管组成， 电路图如右上图 13 所示。3.4 报警发射电路弯道报警信号的发射采用高频大功率放大器。当它工作时，通过天线发送出一定频率的射频信号，当标签进入磁场时产生感应电流从而获得能量，发送出自身编码等信息被读取器读取并解码后送至主机进行有关处理。高频功率放大器是它的关键部件，主要功能是 对信号进行功率放大。其信号发射范围能达到上百公里。高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满 足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保 证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。在“低频电子 线路”课程中已知，放大器可以按照电流导通角的不同，将其分为甲、乙、丙三类 工作状态。甲类放大器电流的流通角为 360 度，适用于小信号低功率放大。乙类 放大器电流的流通角约等于180 度；丙类放大器电流的流通角则小于 180 度。乙类和丙类都适用于大功率工作。丙类 工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。高频功率放大器大多工作于丙类。但丙类放大器的电流波形失真太大，因而不能用于低频功率放大，只能用于采用调谐回路作 为负载的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。除了以上几种按电流流通角来分类的工作状态外，又有使电子器件工作于开关状态的丁类放大和戊类放大。丁类 放大器的效率比丙 类放大器的还高，理 论上可达 100，但它的最高工作频率受到开关转换瞬间所产生的器件功耗(集电极耗散功率或阳极耗散功率）的限制。如果在电路上加以改 进，使 电子器件在通断 转换瞬间的功耗尽量减小，20则工作频率可以提高。这就是戊类放大器。我 们已经知道，在低 频放大电路中为了获得足够大的低频输出功率，必须采用低频功率放大器，而且低频功率放大器也是一种将直流电源提供的能量转换为交流输出的能量转换器。高频功率放大器和低频功率放大器的共同特点都是输出功率大和效率高，但二者的工作频率和相对频带宽度却相差很大，决定了他们之间有着本质的区别。低频功率放大器的工作频率低，但相对频带宽度却很宽。例如，自 20 至 20000 Hz，高低 频率之比达 1000 倍。因此它们都是采用无调谐负载，如 电阻、变压器等。高频功率放大器的工作频率高（由几百 kHz 一直到几百、几千甚至几万 MHz），但相 对频带很窄。例如，调幅广播电台（535 1605 kHz 的频段范围）的频带宽度为 10 kHz，如中心频率取为 1000kHz，则相对频宽只相当于中心频率的百分之一。中心频率越高，则相对频宽越小。因此，高频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。由于这后一特点，使得这两种放大器所选用的工作状态不同：低频功率放大器可工作于甲类、甲乙类或乙类（限于推挽电路）状态；高频功率放大器则一般都工作于丙类（某些特殊情况可工作于乙类）。近年来，宽频带发射机的各中间级还广泛采用一种新型的宽带高频功率放大器，它不采用选频网络作为负载回路，而是以频率响应很宽的传输线作负载。这样，它可以在很 宽的范围内变换工作频率，而不必重新调谐。综上所述可见，高 频功率放大器与低频功率放大器的共同之点是要求输出功率大，效率高；它们的不同之点则是二者的工作频率与相对频宽不同，因而负载网络和工作状态也不同。该功率放大器可将功 12W、88108MHz 调频发射机的功率扩展至于 10-15W，采用 单管丙类放大及多级低通滤波器组成，具有较高的转换效率及很强的诣波抑制能力。电路见附图 所示，采用大功率 发射管 C1972，其参数如下：175MHz、4A、25W、功率增益8.5db、按图所示参数，电路工作中心频率约为98MHZ，输入 约2W 的射频功率 时，额定输出可达15W。为 保88108MHZ 内的任一频点时输出达到额定值，可根据前级的中心频率对部分元件作适当调整。必要时，可减少低通波波器级数，21以增大输出功率。经扩展后的功率信号由三级低通滤波器 图 14 报警发射电路 滤去高次诣波成份馈入了发射天线。如此，如下图为单片机报警电路的全电路图：22图 15 单片机报警电路总电路图4 程序ORG 0000HLJMP MAINORG 0100HSTART:MAIN: MOV R0,#00H MOV R1,#01H MOV DPTR,R0MOVX A,DPTRINC DPTRMOV R4,AMOV R3,#00HDEC R7SJF1 : MOVX A,DPTRINC DPTRCLR CRLC AMOV R6,ACLR ARLC AXCH A,R7JNB ACC.0,SJF2XCH A,R6RLC AXCH A,R6XCH A,R7RLC AXCH A,R7SJF2 : XCH A,R7XCH A,R6ADD A,R4MOV R4,AMOV A,R6ADDC A,R3MOV R3,ADJNZ R7,SJF1SJF3 : MOVX A,DPTRADD A,R4MOV R4,ACLR AADDC A,R3MOV R3,AMOV R7,#COUNTLCALL NMUL21MOV A,NMOV B,#03HMUL ABMOV R7,ALCALL NDIV31RETNMUL21 : MOV A,R4MOV B,R7MUL ABMOV R4,AMOV A,BXCH A,R3MOV B,R7MUL ABADD A,R3MOV R3,ACLR AADDC A,BMOV R2,A23CLR OVRETNDIV31 : MOV B,#10HNDV311 : CLR CMOV A,R4RLC AMOV R4,AMOV A,R3RLC AMOV R3,AMOV A,R2RLC AMOV R2,AMOV F0,CCLR CSUBB A,R7JB F0,NDV312JC NDV313NDV312 : MOV R2,AINC R4NDV313 : DJNZ B,NDV311MOV NCNT,ADEC NCNTFST1 : MOV B,NCNTMOV DPL,ADDPLMOV R1,DPLMOV DPH,ADDPHMOV R0,DPHMOVX A,DPTRMOV R2,AINC DPTRMOVX A,DPTRMOV R3,AINC DPTRMOVX A,DPTRMOV R4,AFST2 : INC DPTRMOVX A,DPTRMOV R5,AINC DPTRMOVX A,DPTRMOV R6,AINC DPTRMOVX A,DPTRMOV R7,APUSH BLCALL FCMPPOP BJNC FST4MOV A,DPLCLR CSUBB A,#02HMOV R1,AMOV R0,DPHJNC FST3DEC R0FST3 : MOV A,R5MOV R