精品資料（2021-2022年收藏）中南大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程考試機(jī)械電子學(xué)

1、2015年第二學(xué)習(xí)階段(本科)中南大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程考試機(jī)械電子學(xué)試題考試說明：1.首先下載試題及標(biāo)準(zhǔn)答卷模版，完成答題后，答卷從網(wǎng)上提交。2.答卷電子稿命名原則：學(xué)號.doc。如：11031020512002.doc。3.網(wǎng)上提交起止時(shí)間：2015年11月20日8：0012月26日18：00。 試題：設(shè)計(jì)一個(gè)電熱水器，具體要求如下：（100分）1.采用單片機(jī)控制（型號不限）。2.熱水器的容積不小于50L，加熱溫度不低于70，手動設(shè)定加熱溫度、自動保溫、通過LED燈實(shí)時(shí)顯示水溫、帶有漏電檢測功能、手動開關(guān)。3.設(shè)計(jì)出熱水器的具體結(jié)構(gòu)和連接方式。給出傳感器和主要元器件的具體選型及其技術(shù)指標(biāo)。4.給

2、出系統(tǒng)工作原理圖，硬件接線圖，程序流程圖和控制程序，撰寫相應(yīng)的設(shè)計(jì)報(bào)告。機(jī)械電子學(xué) 共6頁中南大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程考試機(jī)械電子學(xué)答卷本人承諾：本試卷確為本人獨(dú)立完成，若有違反愿意接受處理。簽名_石銀法_學(xué)號_13131051012001_專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化學(xué)習(xí)中心_菏澤學(xué)習(xí)中心 答:1、多功能家用電熱水器的功能特點(diǎn)該電熱水器能夠設(shè)定水溫并數(shù)字顯示水溫,顯示范圍099。具有漏電保護(hù)功能,當(dāng)出現(xiàn)漏電現(xiàn)象時(shí),能夠自動切斷電源。系統(tǒng)掉電能夠保護(hù)設(shè)定數(shù)據(jù)。出現(xiàn)傳感器故障時(shí),可迅速切斷電源并報(bào)警提示。2、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的功能特點(diǎn),本系統(tǒng)選用了83C51GB單片機(jī),該單片機(jī)內(nèi)部資源有8KROM

3、、256RAM、AD轉(zhuǎn)換器、3個(gè)16位定時(shí)器,15個(gè)中斷源,具有節(jié)電方式和48位IO線。利用內(nèi)部資源設(shè)計(jì)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。單片機(jī)溫度檢測電源電路加熱電路顯示電路加熱指示保溫指示漏電流檢測電源指示電源控制電路故障報(bào)警溫度設(shè)定鍵（圖1）3、系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)31溫度設(shè)定與溫度顯示本系統(tǒng)考慮到水溫變化范圍較小,利用數(shù)值鍵按鍵較多,該熱水器水溫的設(shè)置是通過三個(gè)功能鍵來完成的,即：“設(shè)定”鍵、“”鍵、“”鍵。當(dāng)需要調(diào)整溫度時(shí),先按下設(shè)定鍵再按“”鍵設(shè)定溫度增1、按“”鍵溫度減1,直到所需溫度為止。單片機(jī)IO線較多,按鍵可與IO口直接連接。溫度顯示電路利用2位數(shù)碼管顯示溫度,顯示溫度范圍099,顯示電

4、路按常規(guī)方法通過驅(qū)動電路直接與IO口連接。32溫度測量與控制因該控制器對溫度要求精度不高,傳感器選用價(jià)格便宜的熱敏電阻即可滿足要求。傳感器輸出的信號經(jīng)放大后可直接連單片機(jī)信號輸入端（單片機(jī)內(nèi)有AD）,由軟件來啟動AD轉(zhuǎn)換并與設(shè)定值比較,當(dāng)測定值低于設(shè)定溫度值時(shí),使加熱管加熱,當(dāng)測定值達(dá)到設(shè)定溫度時(shí),停止加熱。在程序設(shè)計(jì)時(shí)做了回差設(shè)計(jì),避免加熱管頻繁開關(guān)。33漏電檢測及報(bào)警電路由于電熱器工作環(huán)境潮濕,為了保證人身安全,該熱水器設(shè)計(jì)了漏電檢測電路。一般情況下漏電檢測電路輸出高電平,當(dāng)漏電超過允許值時(shí),該電路輸出低電平,該電路輸出接INT0,并將INT0設(shè)置成高級允許中斷,這樣,當(dāng)漏電發(fā)生時(shí),CPU

5、立即響應(yīng)中斷,切斷系統(tǒng)的供電電源。34掉電保護(hù)電路與系統(tǒng)復(fù)位電路為了使系統(tǒng)可靠地工作并保存設(shè)定數(shù)椐,在電熱器的控制電路中選用了芯片X25043,該芯片內(nèi)部具有可編程的看門狗定時(shí)器,串行EEPROM、低電壓檢測電路,并提供復(fù)位信號。一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障,電源電壓降低到系統(tǒng)的設(shè)定位置時(shí),系統(tǒng)復(fù)位,保護(hù)系統(tǒng)使之免受低電壓的影響。EEPROM可在復(fù)位時(shí)保存設(shè)定數(shù)據(jù)。35報(bào)警電路該控制器設(shè)計(jì)的報(bào)警電路是：當(dāng)單片機(jī)檢測到傳感器出現(xiàn)故障時(shí),利用軟件設(shè)計(jì)從一IO線輸出信號經(jīng)放大后驅(qū)動報(bào)警電路報(bào)警以提示故障,并同時(shí)通過加熱控制電路來實(shí)現(xiàn)停止加熱。4、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)控制器軟件的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu),由主程序、溫度顯示子程序、AD轉(zhuǎn)換子程序、漏電保護(hù)中斷服務(wù)子程序、溫度控制子程序等模塊組成。這里給出主流程圖和溫度控制流程圖。 主流程圖如圖2所示。 機(jī)械電子學(xué) 共6頁Y開始初始化啟動A/D轉(zhuǎn)換調(diào)顯示子程序調(diào)溫度控制子程序傳感