家用電熱水器控制器課件資料

1、家用電熱水器控制器家用電熱水器控制器電子電路綜合性實驗電子電路綜合性實驗 哈爾濱工程大學哈爾濱工程大學信息與通信工程學院信息與通信工程學院課程說明課程說明 上課日期：上課日期：2015年年5月月11日日 15日日 上課時間：下午上課時間：下午4:00 晚上晚上9:00 上課地點：上課地點：21B 495教室教室 學學 時時 數(shù)：數(shù)：32 講課方式：教師傳授講課方式：教師傳授 + 學生自主學習學生自主學習課程說明課程說明上課要求：上課要求： （1）課前、課后刷卡，遵守課堂紀律）課前、課后刷卡，遵守課堂紀律（預約預約5月月11日實驗課）；日實驗課）； （2）未經(jīng)過教師允許，勿用）未經(jīng)過教師允許，勿

2、用U盤；盤； （3）自備電烙鐵及架，萬用表等工具；）自備電烙鐵及架，萬用表等工具； （4 4）每天寫實驗日志，內(nèi)容包括：當天完成的工作量、測量數(shù)）每天寫實驗日志，內(nèi)容包括：當天完成的工作量、測量數(shù)據(jù)、實驗故障及解決、尚未解決的問題、收獲及總結(jié)等實驗狀況據(jù)、實驗故障及解決、尚未解決的問題、收獲及總結(jié)等實驗狀況（每天都要回收）；（每天都要回收）； （5）實驗報告在完成實驗的一周之內(nèi)實驗報告在完成實驗的一周之內(nèi)按選題按選題投到實驗室投到實驗室3樓的樓的實驗報告箱中實驗報告箱中 ；課程說明課程說明 實驗成績：實驗成績： 實驗實驗報告（報告（40%） + 動手操作（動手操作（60%） 實驗實驗成績在成績

3、在9090分以上，還要參加在分以上，還要參加在15、16周左周左右進行筆試考試右進行筆試考試，以最終確定成績。以最終確定成績。 優(yōu)秀的人數(shù)控制在本組的優(yōu)秀的人數(shù)控制在本組的15 - 20%以內(nèi)以內(nèi)課題背景課題背景 電熱水器是指用電加熱的熱水器。近電熱水器是指用電加熱的熱水器。近年來隨著電器自動化水平的提高，電熱水年來隨著電器自動化水平的提高，電熱水器增長速度大大快于燃氣熱水器增長速度。器增長速度大大快于燃氣熱水器增長速度。電熱水器沒有污染，操作簡單、快捷，安電熱水器沒有污染，操作簡單、快捷，安裝方便，使用成本降低，頗受消費者的歡裝方便，使用成本降低，頗受消費者的歡迎。迎。課題目的課題目的 熟悉

4、常用模擬、數(shù)字集成電路原理及使用；熟悉常用模擬、數(shù)字集成電路原理及使用； 掌握電子電路應用系統(tǒng)設(shè)計方法；掌握電子電路應用系統(tǒng)設(shè)計方法； 學會用學會用EDA工具軟件進行電路設(shè)計；工具軟件進行電路設(shè)計； 熟悉硬件電路安裝、調(diào)試及測量過程；熟悉硬件電路安裝、調(diào)試及測量過程； 培養(yǎng)良好的科學態(tài)度和工作作風。培養(yǎng)良好的科學態(tài)度和工作作風。任務(wù)及要求任務(wù)及要求 結(jié)合結(jié)合學生已經(jīng)掌握的模擬電子技術(shù)、學生已經(jīng)掌握的模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)理論知識和實驗技能，以模數(shù)字電子技術(shù)理論知識和實驗技能，以模擬集成電路和數(shù)字集成電路為核心器件，擬集成電路和數(shù)字集成電路為核心器件，由學生自主完成一種全自動的電熱水器控由學

5、生自主完成一種全自動的電熱水器控制器的研制。該控制器可實現(xiàn)對熱水器的制器的研制。該控制器可實現(xiàn)對熱水器的進水閥門和加熱器的自動控制，并提供必進水閥門和加熱器的自動控制，并提供必要的安全、報警等功能。要的安全、報警等功能。任務(wù)及要求任務(wù)及要求 家用電熱水器控制器包括進水控制和溫度控制兩部分，其家用電熱水器控制器包括進水控制和溫度控制兩部分，其功能及技術(shù)指標要求如下：功能及技術(shù)指標要求如下： 進水控制：進水控制： （1 1）水位預置：從低到高，共）水位預置：從低到高，共5 5級；級； （2 2）水位預置指示：紅色發(fā)光二極管，）水位預置指示：紅色發(fā)光二極管，5 5個，最上面指示最高水個，最上面指示最

6、高水位，最下面指示最低水位；位，最下面指示最低水位； （3 3）進水狀況檢測：從低到高，共）進水狀況檢測：從低到高，共6 6級，其中包括級，其中包括1 1個水位溢出個水位溢出檢測；檢測； （4 4）進水狀況指示：綠色發(fā)光二極管，）進水狀況指示：綠色發(fā)光二極管，5 5個，最上面指示最高水個，最上面指示最高水位，最下面指示最低水位；位，最下面指示最低水位； （5 5）控制進水電磁閥輸出端口：）控制進水電磁閥輸出端口：1 1個，開關(guān)量，高電平有效；個，開關(guān)量，高電平有效；任務(wù)及要求任務(wù)及要求 （6 6）電磁閥吸合及水位溢出指示：雙基色發(fā)光二極管，紅色）電磁閥吸合及水位溢出指示：雙基色發(fā)光二極管，紅色

7、亮表示水位已達到溢出位置，綠色亮表示電磁閥吸合。亮表示水位已達到溢出位置，綠色亮表示電磁閥吸合。 （7 7）狀態(tài)指示一：雙基色發(fā)光二極管，紅色亮表示控制器工）狀態(tài)指示一：雙基色發(fā)光二極管，紅色亮表示控制器工作在水位預置狀態(tài)，綠色亮表示控制器工作在進水狀態(tài)。作在水位預置狀態(tài)，綠色亮表示控制器工作在進水狀態(tài)。 溫度控制：溫度控制： （8 8）溫度預置及檢測范圍：）溫度預置及檢測范圍：0 50 0 50 ； （9 9）溫度測量誤差：）溫度測量誤差： 1 1 （1010）溫度顯示方式：）溫度顯示方式：LED LED 數(shù)碼管，兩位；數(shù)碼管，兩位； （1111）控制加熱器輸出端口：）控制加熱器輸出端口：1

8、 1個，高電平有效；個，高電平有效； （1212）狀態(tài)指示二：雙基色發(fā)光二極管，紅色亮表示控制器工）狀態(tài)指示二：雙基色發(fā)光二極管，紅色亮表示控制器工作在溫度預置狀態(tài)，綠色亮表示控制器工作在加熱狀態(tài)。作在溫度預置狀態(tài)，綠色亮表示控制器工作在加熱狀態(tài)。系統(tǒng)設(shè)計描述系統(tǒng)設(shè)計描述 一一、進水控制器電路結(jié)構(gòu)及工作原理、進水控制器電路結(jié)構(gòu)及工作原理 進水控制器電路進水控制器電路由水位預置電路、進由水位預置電路、進水狀況檢測電路、控水狀況檢測電路、控制電路和進水電磁閥制電路和進水電磁閥組成，其電路結(jié)構(gòu)如組成，其電路結(jié)構(gòu)如右圖所示。右圖所示。系統(tǒng)設(shè)計描述系統(tǒng)設(shè)計描述 二二、溫度控制器電路結(jié)構(gòu)及工作原理、溫度控

9、制器電路結(jié)構(gòu)及工作原理 溫度控制器電路溫度控制器電路由溫度傳感器電路、由溫度傳感器電路、A/DA/D轉(zhuǎn)換電路、溫度轉(zhuǎn)換電路、溫度預置電路、控制電路、預置電路、控制電路、數(shù)碼管顯示電路、時數(shù)碼管顯示電路、時鐘電路及加熱器組成，鐘電路及加熱器組成，其電路結(jié)構(gòu)如左圖所其電路結(jié)構(gòu)如左圖所示。示。電路設(shè)計與仿真電路設(shè)計與仿真進水控制器進水控制器_水位預置電路水位預置電路手動脈沖產(chǎn)生電路手動脈沖產(chǎn)生電路電路設(shè)計與仿真電路設(shè)計與仿真進水控制器進水控制器_水位預置電路水位預置電路預置編碼電路預置編碼電路電路設(shè)計與仿真電路設(shè)計與仿真進水控制器進水控制器_水位預置電路水位預置電路譯碼與驅(qū)動電路譯碼與驅(qū)動電路電路設(shè)

10、計與仿真電路設(shè)計與仿真進水控制器進水控制器_水位預置電路水位預置電路電路設(shè)計與仿真電路設(shè)計與仿真進水控制器進水控制器_進水狀況檢測電路進水狀況檢測電路電路設(shè)計與仿真電路設(shè)計與仿真進水控制器進水控制器_控制電路控制電路電路設(shè)計與仿真電路設(shè)計與仿真進水進水控制器整體控制器整體電路電路電路設(shè)計與仿真電路設(shè)計與仿真溫度控制器溫度控制器_溫度傳感器電路溫度傳感器電路電路設(shè)計與仿真電路設(shè)計與仿真溫度控制器溫度控制器_溫度傳感器電路溫度傳感器電路電路設(shè)計與仿真電路設(shè)計與仿真溫度控制器溫度控制器_溫度傳感器電路溫度傳感器電路電路設(shè)計與仿真電路設(shè)計與仿真溫度控制器溫度控制器_A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路電路設(shè)計與仿真

11、電路設(shè)計與仿真溫度控制器溫度控制器_溫度預置電路溫度預置電路電路設(shè)計與仿真電路設(shè)計與仿真溫度控制器整體電路溫度控制器整體電路電路安裝與調(diào)試電路安裝與調(diào)試 在電路設(shè)計工作完成之后，就進行電路的安裝在電路設(shè)計工作完成之后，就進行電路的安裝與裝調(diào)。通過電路的安裝、調(diào)試過程，可以發(fā)現(xiàn)并與裝調(diào)。通過電路的安裝、調(diào)試過程，可以發(fā)現(xiàn)并糾正理論設(shè)計方案中的錯誤和不足之處。電路安裝糾正理論設(shè)計方案中的錯誤和不足之處。電路安裝與調(diào)工作也是設(shè)計者必須掌握的基本技能。與調(diào)工作也是設(shè)計者必須掌握的基本技能。 在電路的安裝、調(diào)試時，都是自下而上。首先，在電路的安裝、調(diào)試時，都是自下而上。首先，安裝并調(diào)試每個子系統(tǒng)對應的單

12、元電路；然后，逐安裝并調(diào)試每個子系統(tǒng)對應的單元電路；然后，逐漸擴大將幾個單元電路進行聯(lián)調(diào)；最后，進行整機漸擴大將幾個單元電路進行聯(lián)調(diào)；最后，進行整機調(diào)試。調(diào)試就是對安裝后的電路進行參數(shù)和工作狀調(diào)試。調(diào)試就是對安裝后的電路進行參數(shù)和工作狀態(tài)測試。通常，調(diào)試工作按信號流程逐級進行，可態(tài)測試。通常，調(diào)試工作按信號流程逐級進行，可以從輸入端向輸出端推進，也可以從輸出端向輸入以從輸入端向輸出端推進，也可以從輸出端向輸入端倒推。端倒推。電路調(diào)試內(nèi)容電路調(diào)試內(nèi)容 進水控制器：進水控制器： 1. 1.水位預置電路調(diào)試；水位預置電路調(diào)試； 2. 2.進水狀況檢測電路調(diào)試；進水狀況檢測電路調(diào)試； 3. 3.進水控

13、制電路調(diào)試；進水控制電路調(diào)試； 溫度控制器：溫度控制器： 4. 4.溫度傳感器電路調(diào)試；溫度傳感器電路調(diào)試； 5. 5.時鐘電路時鐘電路調(diào)試；調(diào)試； 6.A/D 6.A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)碼管顯示電路轉(zhuǎn)換及數(shù)碼管顯示電路調(diào)試；調(diào)試； 7. 7.溫度預置電路調(diào)試；溫度預置電路調(diào)試； 8. 8.溫度控制電路調(diào)試。溫度控制電路調(diào)試。系統(tǒng)設(shè)計方法系統(tǒng)設(shè)計方法自上而下設(shè)計方法自上而下設(shè)計方法 自上而下的設(shè)計方法是設(shè)計者從整個系統(tǒng)功能自上而下的設(shè)計方法是設(shè)計者從整個系統(tǒng)功能出發(fā)，進行最上層的系統(tǒng)設(shè)計，而后按一定的原則出發(fā)，進行最上層的系統(tǒng)設(shè)計，而后按一定的原則將系統(tǒng)分成若干子系統(tǒng)，逐級向下，再將每個子系將系統(tǒng)分成

14、若干子系統(tǒng)，逐級向下，再將每個子系統(tǒng)分為若干子模塊，子模塊還可以繼續(xù)向下劃分，統(tǒng)分為若干子模塊，子模塊還可以繼續(xù)向下劃分，直至分成許多最基本模塊（芯片級）。直至分成許多最基本模塊（芯片級）。 一個系統(tǒng)只應有一個控制模塊。通常情況下，一個系統(tǒng)只應有一個控制模塊。通常情況下，每個子系統(tǒng)就是一個受控模塊，可用設(shè)計者所熟悉每個子系統(tǒng)就是一個受控模塊，可用設(shè)計者所熟悉的各種電路來實現(xiàn)，無須花費很大的精力。的各種電路來實現(xiàn)，無須花費很大的精力。 系統(tǒng)設(shè)計方法系統(tǒng)設(shè)計方法自上而下設(shè)計方法自上而下設(shè)計方法 按照自上下的設(shè)計方法，系統(tǒng)的設(shè)計步驟如下：按照自上下的設(shè)計方法，系統(tǒng)的設(shè)計步驟如下： 一、總體方案設(shè)計一

15、、總體方案設(shè)計 總體方案設(shè)計的內(nèi)容包括系統(tǒng)的總體方案設(shè)計的內(nèi)容包括系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)和要求設(shè)計任務(wù)和要求、原理和使用、原理和使用環(huán)境、外部輸入和輸出信號特性以及環(huán)境、外部輸入和輸出信號特性以及系統(tǒng)的功能和技術(shù)指標系統(tǒng)的功能和技術(shù)指標等。等。 二、系統(tǒng)設(shè)計描述二、系統(tǒng)設(shè)計描述 根據(jù)總體設(shè)計方案，進行系統(tǒng)設(shè)計描述。根據(jù)總體設(shè)計方案，進行系統(tǒng)設(shè)計描述。系統(tǒng)設(shè)計描述的方法系統(tǒng)設(shè)計描述的方法有：方框圖有：方框圖定時圖（時序圖）和邏輯流程圖。定時圖（時序圖）和邏輯流程圖。 1 1系統(tǒng)劃分，畫出電路結(jié)構(gòu)方框圖系統(tǒng)劃分，畫出電路結(jié)構(gòu)方框圖 將系統(tǒng)劃分為控制模塊和受控模塊兩部分。根據(jù)步驟一所確定將系統(tǒng)劃分為控制模塊

16、和受控模塊兩部分。根據(jù)步驟一所確定的系統(tǒng)功能，決定受控模塊需要由哪些子系統(tǒng)組成，并確定這些子的系統(tǒng)功能，決定受控模塊需要由哪些子系統(tǒng)組成，并確定這些子系統(tǒng)與控制模塊之間的關(guān)系。這一過程是一個逐級分解的過程，隨系統(tǒng)與控制模塊之間的關(guān)系。這一過程是一個逐級分解的過程，隨著分解進程的深入，每個子系統(tǒng)的功能越來越專一和明確，越來越著分解進程的深入，每個子系統(tǒng)的功能越來越專一和明確，越來越清晰。最終分解的程度以清晰。最終分解的程度以能清晰地表示出系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)方框圖能清晰地表示出系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)方框圖。系統(tǒng)設(shè)計方法系統(tǒng)設(shè)計方法自上而下設(shè)計方法自上而下設(shè)計方法 2 2子系統(tǒng)功能描述子系統(tǒng)功能描述 系統(tǒng)劃分完

17、成后，對各個子系統(tǒng)和控制模塊進行詳系統(tǒng)劃分完成后，對各個子系統(tǒng)和控制模塊進行詳細的功能描述。此階段的描述是抽象的功能模塊，不涉細的功能描述。此階段的描述是抽象的功能模塊，不涉及具體的器件。及具體的器件。 三、依據(jù)功能描述，進行電路設(shè)計三、依據(jù)功能描述，進行電路設(shè)計 通過對各子系統(tǒng)和控制模塊功能描述，將其轉(zhuǎn)換成通過對各子系統(tǒng)和控制模塊功能描述，將其轉(zhuǎn)換成相應的電路。相應的電路。系統(tǒng)設(shè)計方法系統(tǒng)設(shè)計方法自下而上設(shè)計方法自下而上設(shè)計方法 與自上而下的設(shè)計方法相反，自下而上的設(shè)與自上而下的設(shè)計方法相反，自下而上的設(shè)計方法是從現(xiàn)成的器件或子系統(tǒng)開始的。它的基計方法是從現(xiàn)成的器件或子系統(tǒng)開始的。它的基本過程就是根據(jù)系統(tǒng)功能的要求，對現(xiàn)有的器件本過程就是根據(jù)系統(tǒng)功能的要求，對現(xiàn)有的器件或較小的系統(tǒng)或相似的系統(tǒng)加以修改、擴大和相或較小的系統(tǒng)或相似的系統(tǒng)加以修改、擴大和相互聯(lián)接，直到構(gòu)成能滿足系統(tǒng)功能要求的新系統(tǒng)互聯(lián)接，直到構(gòu)成能滿足系統(tǒng)功能要求的新系統(tǒng)為止。設(shè)計過程遵循為止。設(shè)計過程遵循“設(shè)計設(shè)計驗證驗證修改設(shè)計修改設(shè)計再驗證再驗證”的原則。的原則。系統(tǒng)設(shè)計方法系統(tǒng)設(shè)計方法依據(jù)關(guān)鍵器件設(shè)計方法依據(jù)關(guān)鍵器件設(shè)計方法 許多設(shè)計是從所謂關(guān)鍵器件開始進行設(shè)計的。因許多設(shè)計是從所謂關(guān)鍵器件開始進行設(shè)計的。因為對于一個有經(jīng)驗的設(shè)計者來說，往往根據(jù)系統(tǒng)的功為對于一個有經(jīng)驗的設(shè)計者來說，往往根據(jù)系統(tǒng)的