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(shí)驗(yàn)電子電路綜合性實(shí)驗(yàn) 哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué)信息與通信工程學(xué)院信息與通信工程學(xué)院課程說(shuō)明課程說(shuō)明 上課日期：上課日期：2015年年5月月11日日 15日日 上課時(shí)間：下午上課時(shí)間：下午4:00 晚上晚上9:00 上課地點(diǎn)：上課地點(diǎn)：21B 495教室教室 學(xué)學(xué) 時(shí)時(shí) 數(shù)：數(shù)：32 講課方式：教師傳授講課方式：教師傳授 + 學(xué)生自主學(xué)習(xí)學(xué)生自主學(xué)習(xí)課程說(shuō)明課程說(shuō)明上課要求：上課要求： （1）課前、課后刷卡，遵守課堂紀(jì)律）課前、課后刷卡，遵守課堂紀(jì)律（預(yù)約預(yù)約5月月11日實(shí)驗(yàn)課）；日實(shí)驗(yàn)課）； （2）未經(jīng)過(guò)教師允許，勿用）未經(jīng)過(guò)教師允許，勿

2、用U盤；盤； （3）自備電烙鐵及架，萬(wàn)用表等工具；）自備電烙鐵及架，萬(wàn)用表等工具； （4 4）每天寫實(shí)驗(yàn)日志，內(nèi)容包括：當(dāng)天完成的工作量、測(cè)量數(shù)）每天寫實(shí)驗(yàn)日志，內(nèi)容包括：當(dāng)天完成的工作量、測(cè)量數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)故障及解決、尚未解決的問(wèn)題、收獲及總結(jié)等實(shí)驗(yàn)狀況據(jù)、實(shí)驗(yàn)故障及解決、尚未解決的問(wèn)題、收獲及總結(jié)等實(shí)驗(yàn)狀況（每天都要回收）；（每天都要回收）； （5）實(shí)驗(yàn)報(bào)告在完成實(shí)驗(yàn)的一周之內(nèi)實(shí)驗(yàn)報(bào)告在完成實(shí)驗(yàn)的一周之內(nèi)按選題按選題投到實(shí)驗(yàn)室投到實(shí)驗(yàn)室3樓的樓的實(shí)驗(yàn)報(bào)告箱中實(shí)驗(yàn)報(bào)告箱中 ；課程說(shuō)明課程說(shuō)明 實(shí)驗(yàn)成績(jī)：實(shí)驗(yàn)成績(jī)： 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告（報(bào)告（40%） + 動(dòng)手操作（動(dòng)手操作（60%） 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)诔煽?jī)

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(jìn)行筆試考試右進(jìn)行筆試考試，以最終確定成績(jī)。以最終確定成績(jī)。 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(lái)隨著電器自動(dòng)化水平的提高，電熱水年來(lái)隨著電器自動(dòng)化水平的提高，電熱水器增長(zhǎng)速度大大快于燃?xì)鉄崴髟鲩L(zhǎng)速度。器增長(zhǎng)速度大大快于燃?xì)鉄崴髟鲩L(zhǎng)速度。電熱水器沒(méi)有污染，操作簡(jiǎn)單、快捷，安電熱水器沒(méi)有污染，操作簡(jiǎn)單、快捷，安裝方便，使用成本降低，頗受消費(fèi)者的歡裝方便，使用成本降低，頗受消費(fèi)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(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法；掌握電子電路應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法； 學(xué)會(huì)用學(xué)會(huì)用EDA工具軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)；工具軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)； 熟悉硬件電路安裝、調(diào)試及測(cè)量過(guò)程；熟悉硬件電路安裝、調(diào)試及測(cè)量過(guò)程； 培養(yǎng)良好的科學(xué)態(tài)度和工作作風(fēng)。培養(yǎng)良好的科學(xué)態(tài)度和工作作風(fēng)。任務(wù)及要求任務(wù)及要求 結(jié)合結(jié)合學(xué)生已經(jīng)掌握的模擬電子技術(shù)、學(xué)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(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，以模數(shù)字電子技術(shù)理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)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(xué)生自主完成一種全自動(dòng)的電熱水器控由學(xué)

5、生自主完成一種全自動(dòng)的電熱水器控制器的研制。該控制器可實(shí)現(xiàn)對(duì)熱水器的制器的研制。該控制器可實(shí)現(xiàn)對(duì)熱水器的進(jìn)水閥門和加熱器的自動(dòng)控制，并提供必進(jìn)水閥門和加熱器的自動(dòng)控制，并提供必要的安全、報(bào)警等功能。要的安全、報(bào)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(jìn)水控制和溫度控制兩部分，其家用電熱水器控制器包括進(jìn)水控制和溫度控制兩部分，其功能及技術(shù)指標(biāo)要求如下：功能及技術(shù)指標(biāo)要求如下： 進(jìn)水控制：進(jìn)水控制： （1 1）水位預(yù)置：從低到高，共）水位預(yù)置：從低到高，共5 5級(jí)；級(jí)； （2 2）水位預(yù)置指示：紅色發(fā)光二極管，）水位預(yù)置指示：紅色發(fā)光二極管，5 5個(gè)，最上面指示最高水個(gè)，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(jìn)水狀況檢測(cè)：從低到高，共）進(jìn)水狀況檢測(cè)：從低到高，共6 6級(jí)，其中包括級(jí)，其中包括1 1個(gè)水位溢出個(gè)水位溢出檢測(cè)；檢測(cè)； （4 4）進(jìn)水狀況指示：綠色發(fā)光二極管，）進(jìn)水狀況指示：綠色發(fā)光二極管，5 5個(gè)，最上面指示最高水個(gè)，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(jìn)水電磁閥輸出端口：）控制進(jìn)水電磁閥輸出端口：1 1個(gè)，開關(guān)量，高電平有效；個(gè)，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(dá)到溢出位置，綠色亮表示電磁閥吸合。亮表示水位已達(dá)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(yù)置狀態(tài)，綠色亮表示控制器工作在進(jìn)水狀態(tài)。作在水位預(yù)置狀態(tài)，綠色亮表示控制器工作在進(jìn)水狀態(tài)。 溫度控制：溫度控制： （8 8）溫度預(yù)置及檢測(cè)范圍：）溫度預(yù)置及檢測(cè)范圍：0 50 0 50 ； （9 9）溫度測(cè)量誤差：）溫度測(cè)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(gè)，高電平有效；個(gè)，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(yù)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(yù)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(jì)描述系統(tǒng)設(shè)計(jì)描述 一一、進(jìn)水控制器電路結(jié)構(gòu)及工作原理、進(jìn)水控制器電路結(jié)構(gòu)及工作原理 進(jìn)水控制器電路進(jìn)水控制器電路由水位預(yù)置電路、進(jìn)由水位預(yù)置電路、進(jìn)水狀況檢測(cè)電路、控水狀況檢測(cè)電路、控制電路和進(jìn)水電磁閥制電路和進(jìn)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(jì)描述系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(yù)置電路、控制電路、預(yù)置電路、控制電路、數(shù)碼管顯示電路、時(shí)數(shù)碼管顯示電路、時(shí)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(jì)與仿真電路設(shè)計(jì)與仿真進(jìn)水控制器進(jìn)水控制器_水位預(yù)置電路水位預(yù)置電路手動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路手動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路電路設(shè)計(jì)與仿真電路設(shè)計(jì)與仿真進(jìn)水控制器進(jìn)水控制器_水位預(yù)置電路水位預(yù)置電路預(yù)置編碼電路預(yù)置編碼電路電路設(shè)計(jì)與仿真電路設(shè)計(jì)與仿真進(jìn)水控制器進(jìn)水控制器_水位預(yù)置電路水位預(yù)置電路譯碼與驅(qū)動(dòng)電路譯碼與驅(qū)動(dòng)電路電路設(shè)

10、計(jì)與仿真電路設(shè)計(jì)與仿真進(jìn)水控制器進(jìn)水控制器_水位預(yù)置電路水位預(yù)置電路電路設(shè)計(jì)與仿真電路設(shè)計(jì)與仿真進(jìn)水控制器進(jìn)水控制器_進(jìn)水狀況檢測(cè)電路進(jìn)水狀況檢測(cè)電路電路設(shè)計(jì)與仿真電路設(shè)計(jì)與仿真進(jìn)水控制器進(jìn)水控制器_控制電路控制電路電路設(shè)計(jì)與仿真電路設(shè)計(jì)與仿真進(jìn)水進(jìn)水控制器整體控制器整體電路電路電路設(shè)計(jì)與仿真電路設(shè)計(jì)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(jì)與仿真電路設(shè)計(jì)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(jì)與仿真電路設(shè)計(jì)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(jì)與仿真電路設(shè)計(jì)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(jì)與仿真

11、電路設(shè)計(jì)與仿真溫度控制器溫度控制器_溫度預(yù)置電路溫度預(yù)置電路電路設(shè)計(jì)與仿真電路設(shè)計(jì)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(jì)工作完成之后，就進(jìn)行電路的安裝在電路設(shè)計(jì)工作完成之后，就進(jìn)行電路的安裝與裝調(diào)。通過(guò)電路的安裝、調(diào)試過(guò)程，可以發(fā)現(xiàn)并與裝調(diào)。通過(guò)電路的安裝、調(diào)試過(guò)程，可以發(fā)現(xiàn)并糾正理論設(shè)計(jì)方案中的錯(cuò)誤和不足之處。電路安裝糾正理論設(shè)計(jì)方案中的錯(cuò)誤和不足之處。電路安裝與調(diào)工作也是設(shè)計(jì)者必須掌握的基本技能。與調(diào)工作也是設(shè)計(jì)者必須掌握的基本技能。 在電路的安裝、調(diào)試時(shí)，都是自下而上。首先，在電路的安裝、調(diào)試時(shí)，都是自下而上。首先，安裝并調(diào)試每個(gè)子系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的單

12、元電路；然后，逐安裝并調(diào)試每個(gè)子系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的單元電路；然后，逐漸擴(kuò)大將幾個(gè)單元電路進(jìn)行聯(lián)調(diào)；最后，進(jìn)行整機(jī)漸擴(kuò)大將幾個(gè)單元電路進(jìn)行聯(lián)調(diào)；最后，進(jìn)行整機(jī)調(diào)試。調(diào)試就是對(duì)安裝后的電路進(jìn)行參數(shù)和工作狀調(diào)試。調(diào)試就是對(duì)安裝后的電路進(jìn)行參數(shù)和工作狀態(tài)測(cè)試。通常，調(diào)試工作按信號(hào)流程逐級(jí)進(jìn)行，可態(tài)測(cè)試。通常，調(diào)試工作按信號(hào)流程逐級(jí)進(jìn)行，可以從輸入端向輸出端推進(jìn)，也可以從輸出端向輸入以從輸入端向輸出端推進(jìn)，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(jìn)水控制器：進(jìn)水控制器： 1. 1.水位預(yù)置電路調(diào)試；水位預(yù)置電路調(diào)試； 2. 2.進(jìn)水狀況檢測(cè)電路調(diào)試；進(jìn)水狀況檢測(cè)電路調(diào)試； 3. 3.進(jìn)水控

13、制電路調(diào)試；進(jìn)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(shí)鐘電路時(shí)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(yù)置電路調(diào)試；溫度預(yù)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(jì)方法系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法自上而下設(shè)計(jì)方法自上而下設(shè)計(jì)方法 自上而下的設(shè)計(jì)方法是設(shè)計(jì)者從整個(gè)系統(tǒng)功能自上而下的設(shè)計(jì)方法是設(shè)計(jì)者從整個(gè)系統(tǒng)功能出發(fā)，進(jìn)行最上層的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，而后按一定的原則出發(fā)，進(jìn)行最上層的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，而后按一定的原則將系統(tǒng)分成若干子系統(tǒng)，逐級(jí)向下，再將每個(gè)子系將系統(tǒng)分成

14、若干子系統(tǒng)，逐級(jí)向下，再將每個(gè)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(jí)）。直至分成許多最基本模塊（芯片級(jí)）。 一個(gè)系統(tǒng)只應(yīng)有一個(gè)控制模塊。通常情況下，一個(gè)系統(tǒng)只應(yīng)有一個(gè)控制模塊。通常情況下，每個(gè)子系統(tǒng)就是一個(gè)受控模塊，可用設(shè)計(jì)者所熟悉每個(gè)子系統(tǒng)就是一個(gè)受控模塊，可用設(shè)計(jì)者所熟悉的各種電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，無(wú)須花費(fèi)很大的精力。的各種電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，無(wú)須花費(fèi)很大的精力。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法自上而下設(shè)計(jì)方法自上而下設(shè)計(jì)方法 按照自上下的設(shè)計(jì)方法，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟如下：按照自上下的設(shè)計(jì)方法，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟如下： 一、總體方案設(shè)計(jì)一

15、、總體方案設(shè)計(jì) 總體方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)和要求設(shè)計(jì)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(hào)特性以及環(huán)境、外部輸入和輸出信號(hào)特性以及系統(tǒng)的功能和技術(shù)指標(biāo)系統(tǒng)的功能和技術(shù)指標(biāo)等。等。 二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)描述二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)描述 根據(jù)總體設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)描述。根據(jù)總體設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)描述。系統(tǒng)設(shè)計(jì)描述的方法系統(tǒng)設(shè)計(jì)描述的方法有：方框圖有：方框圖定時(shí)圖（時(shí)序圖）和邏輯流程圖。定時(shí)圖（時(shí)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(guò)程是一個(gè)逐級(jí)分解的過(guò)程，隨系統(tǒng)與控制模塊之間的關(guān)系。這一過(guò)程是一個(gè)逐級(jí)分解的過(guò)程，隨著分解進(jìn)程的深入，每個(gè)子系統(tǒng)的功能越來(lái)越專一和明確，越來(lái)越著分解進(jìn)程的深入，每個(gè)子系統(tǒng)的功能越來(lái)越專一和明確，越來(lái)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(jì)方法系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法自上而下設(shè)計(jì)方法自上而下設(shè)計(jì)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(duì)各個(gè)子系統(tǒng)和控制模塊進(jìn)行詳系統(tǒng)劃分完成后，對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)和控制模塊進(jìn)行詳細(xì)的功能描述。此階段的描述是抽象的功能模塊，不涉細(xì)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(jìn)行電路設(shè)計(jì)三、依據(jù)功能描述，進(jìn)行電路設(shè)計(jì) 通過(guò)對(duì)各子系統(tǒng)和控制模塊功能描述，將其轉(zhuǎn)換成通過(guò)對(duì)各子系統(tǒng)和控制模塊功能描述，將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電路。相應(yīng)的電路。系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法自下而上設(shè)計(jì)方法自下而上設(shè)計(jì)方法 與自上而下的設(shè)計(jì)方法相反，自下而上的設(shè)與自上而下的設(shè)計(jì)方法相反，自下而上的設(shè)計(jì)方法是從現(xiàn)成的器件或子系統(tǒng)開始的。它的基計(jì)方法是從現(xiàn)成的器件或子系統(tǒng)開始的。它的基本過(guò)程就是根據(jù)系統(tǒng)功能的要求，對(duì)現(xiàn)有的器件本過(guò)程就是根據(jù)系統(tǒng)功能的要求，對(duì)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(kuò)大和相或較小的系統(tǒng)或相似的系統(tǒng)加以修改、擴(kuò)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(jì)過(guò)程遵循為止。設(shè)計(jì)過(guò)程遵循“設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)驗(yàn)證驗(yàn)證修改設(shè)計(jì)修改設(shè)計(jì)再驗(yàn)證再驗(yàn)證”的原則。的原則。系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法依據(jù)關(guān)鍵器件設(shè)計(jì)方法依據(jù)關(guān)鍵器件設(shè)計(jì)方法 許多設(shè)計(jì)是從所謂關(guān)鍵器件開始進(jìn)行設(shè)計(jì)的。因許多設(shè)計(jì)是從所謂關(guān)鍵器件開始進(jìn)行設(shè)計(jì)的。因?yàn)閷?duì)于一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，往往根據(jù)系統(tǒng)的功為對(duì)于一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，往往根據(jù)系統(tǒng)的