家用电热水器控制器课件资料

1、家用电热水器控制器家用电热水器控制器电子电路综合性实验电子电路综合性实验 哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学信息与通信工程学院信息与通信工程学院课程说明课程说明 上课日期：上课日期：2015年年5月月11日日 15日日 上课时间：下午上课时间：下午4:00 晚上晚上9:00 上课地点：上课地点：21B 495教室教室 学学 时时 数：数：32 讲课方式：教师传授讲课方式：教师传授 + 学生自主学习学生自主学习课程说明课程说明上课要求：上课要求： （1）课前、课后刷卡，遵守课堂纪律）课前、课后刷卡，遵守课堂纪律（预约预约5月月11日实验课）；日实验课）； （2）未经过教师允许，勿用）未经过教师允许，勿

2、用U盘；盘； （3）自备电烙铁及架，万用表等工具；）自备电烙铁及架，万用表等工具； （4 4）每天写实验日志，内容包括：当天完成的工作量、测量数）每天写实验日志，内容包括：当天完成的工作量、测量数据、实验故障及解决、尚未解决的问题、收获及总结等实验状况据、实验故障及解决、尚未解决的问题、收获及总结等实验状况（每天都要回收）；（每天都要回收）； （5）实验报告在完成实验的一周之内实验报告在完成实验的一周之内按选题按选题投到实验室投到实验室3楼的楼的实验报告箱中实验报告箱中 ；课程说明课程说明 实验成绩：实验成绩： 实验实验报告（报告（40%） + 动手操作（动手操作（60%） 实验实验成绩在成绩

3、在9090分以上，还要参加在分以上，还要参加在15、16周左周左右进行笔试考试右进行笔试考试，以最终确定成绩。以最终确定成绩。 优秀的人数控制在本组的优秀的人数控制在本组的15 - 20%以内以内课题背景课题背景 电热水器是指用电加热的热水器。近电热水器是指用电加热的热水器。近年来随着电器自动化水平的提高，电热水年来随着电器自动化水平的提高，电热水器增长速度大大快于燃气热水器增长速度。器增长速度大大快于燃气热水器增长速度。电热水器没有污染，操作简单、快捷，安电热水器没有污染，操作简单、快捷，安装方便，使用成本降低，颇受消费者的欢装方便，使用成本降低，颇受消费者的欢迎。迎。课题目的课题目的 熟悉

4、常用模拟、数字集成电路原理及使用；熟悉常用模拟、数字集成电路原理及使用； 掌握电子电路应用系统设计方法；掌握电子电路应用系统设计方法； 学会用学会用EDA工具软件进行电路设计；工具软件进行电路设计； 熟悉硬件电路安装、调试及测量过程；熟悉硬件电路安装、调试及测量过程； 培养良好的科学态度和工作作风。培养良好的科学态度和工作作风。任务及要求任务及要求 结合结合学生已经掌握的模拟电子技术、学生已经掌握的模拟电子技术、数字电子技术理论知识和实验技能，以模数字电子技术理论知识和实验技能，以模拟集成电路和数字集成电路为核心器件，拟集成电路和数字集成电路为核心器件，由学生自主完成一种全自动的电热水器控由学

5、生自主完成一种全自动的电热水器控制器的研制。该控制器可实现对热水器的制器的研制。该控制器可实现对热水器的进水阀门和加热器的自动控制，并提供必进水阀门和加热器的自动控制，并提供必要的安全、报警等功能。要的安全、报警等功能。任务及要求任务及要求 家用电热水器控制器包括进水控制和温度控制两部分，其家用电热水器控制器包括进水控制和温度控制两部分，其功能及技术指标要求如下：功能及技术指标要求如下： 进水控制：进水控制： （1 1）水位预置：从低到高，共）水位预置：从低到高，共5 5级；级； （2 2）水位预置指示：红色发光二极管，）水位预置指示：红色发光二极管，5 5个，最上面指示最高水个，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）进水状况检测：从低到高，共）进水状况检测：从低到高，共6 6级，其中包括级，其中包括1 1个水位溢出个水位溢出检测；检测； （4 4）进水状况指示：绿色发光二极管，）进水状况指示：绿色发光二极管，5 5个，最上面指示最高水个，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）控制进水电磁阀输出端口：）控制进水电磁阀输出端口：1 1个，开关量，高电平有效；个，开关量，高电平有效；任务及要求任务及要求 （6 6）电磁阀吸合及水位溢出指示：双基色发光二极管，红色）电磁阀吸合及水位溢出指示：双基色发光二极管，红色

7、亮表示水位已达到溢出位置，绿色亮表示电磁阀吸合。亮表示水位已达到溢出位置，绿色亮表示电磁阀吸合。 （7 7）状态指示一：双基色发光二极管，红色亮表示控制器工）状态指示一：双基色发光二极管，红色亮表示控制器工作在水位预置状态，绿色亮表示控制器工作在进水状态。作在水位预置状态，绿色亮表示控制器工作在进水状态。 温度控制：温度控制： （8 8）温度预置及检测范围：）温度预置及检测范围：0 50 0 50 ； （9 9）温度测量误差：）温度测量误差： 1 1 （1010）温度显示方式：）温度显示方式：LED LED 数码管，两位；数码管，两位； （1111）控制加热器输出端口：）控制加热器输出端口：1

8、 1个，高电平有效；个，高电平有效； （1212）状态指示二：双基色发光二极管，红色亮表示控制器工）状态指示二：双基色发光二极管，红色亮表示控制器工作在温度预置状态，绿色亮表示控制器工作在加热状态。作在温度预置状态，绿色亮表示控制器工作在加热状态。系统设计描述系统设计描述 一一、进水控制器电路结构及工作原理、进水控制器电路结构及工作原理 进水控制器电路进水控制器电路由水位预置电路、进由水位预置电路、进水状况检测电路、控水状况检测电路、控制电路和进水电磁阀制电路和进水电磁阀组成，其电路结构如组成，其电路结构如右图所示。右图所示。系统设计描述系统设计描述 二二、温度控制器电路结构及工作原理、温度控

9、制器电路结构及工作原理 温度控制器电路温度控制器电路由温度传感器电路、由温度传感器电路、A/DA/D转换电路、温度转换电路、温度预置电路、控制电路、预置电路、控制电路、数码管显示电路、时数码管显示电路、时钟电路及加热器组成，钟电路及加热器组成，其电路结构如左图所其电路结构如左图所示。示。电路设计与仿真电路设计与仿真进水控制器进水控制器_水位预置电路水位预置电路手动脉冲产生电路手动脉冲产生电路电路设计与仿真电路设计与仿真进水控制器进水控制器_水位预置电路水位预置电路预置编码电路预置编码电路电路设计与仿真电路设计与仿真进水控制器进水控制器_水位预置电路水位预置电路译码与驱动电路译码与驱动电路电路设

10、计与仿真电路设计与仿真进水控制器进水控制器_水位预置电路水位预置电路电路设计与仿真电路设计与仿真进水控制器进水控制器_进水状况检测电路进水状况检测电路电路设计与仿真电路设计与仿真进水控制器进水控制器_控制电路控制电路电路设计与仿真电路设计与仿真进水进水控制器整体控制器整体电路电路电路设计与仿真电路设计与仿真温度控制器温度控制器_温度传感器电路温度传感器电路电路设计与仿真电路设计与仿真温度控制器温度控制器_温度传感器电路温度传感器电路电路设计与仿真电路设计与仿真温度控制器温度控制器_温度传感器电路温度传感器电路电路设计与仿真电路设计与仿真温度控制器温度控制器_A/D转换电路转换电路电路设计与仿真

11、电路设计与仿真温度控制器温度控制器_温度预置电路温度预置电路电路设计与仿真电路设计与仿真温度控制器整体电路温度控制器整体电路电路安装与调试电路安装与调试 在电路设计工作完成之后，就进行电路的安装在电路设计工作完成之后，就进行电路的安装与装调。通过电路的安装、调试过程，可以发现并与装调。通过电路的安装、调试过程，可以发现并纠正理论设计方案中的错误和不足之处。电路安装纠正理论设计方案中的错误和不足之处。电路安装与调工作也是设计者必须掌握的基本技能。与调工作也是设计者必须掌握的基本技能。 在电路的安装、调试时，都是自下而上。首先，在电路的安装、调试时，都是自下而上。首先，安装并调试每个子系统对应的单

12、元电路；然后，逐安装并调试每个子系统对应的单元电路；然后，逐渐扩大将几个单元电路进行联调；最后，进行整机渐扩大将几个单元电路进行联调；最后，进行整机调试。调试就是对安装后的电路进行参数和工作状调试。调试就是对安装后的电路进行参数和工作状态测试。通常，调试工作按信号流程逐级进行，可态测试。通常，调试工作按信号流程逐级进行，可以从输入端向输出端推进，也可以从输出端向输入以从输入端向输出端推进，也可以从输出端向输入端倒推。端倒推。电路调试内容电路调试内容 进水控制器：进水控制器： 1. 1.水位预置电路调试；水位预置电路调试； 2. 2.进水状况检测电路调试；进水状况检测电路调试； 3. 3.进水控

13、制电路调试；进水控制电路调试； 温度控制器：温度控制器： 4. 4.温度传感器电路调试；温度传感器电路调试； 5. 5.时钟电路时钟电路调试；调试； 6.A/D 6.A/D转换及数码管显示电路转换及数码管显示电路调试；调试； 7. 7.温度预置电路调试；温度预置电路调试； 8. 8.温度控制电路调试。温度控制电路调试。系统设计方法系统设计方法自上而下设计方法自上而下设计方法 自上而下的设计方法是设计者从整个系统功能自上而下的设计方法是设计者从整个系统功能出发，进行最上层的系统设计，而后按一定的原则出发，进行最上层的系统设计，而后按一定的原则将系统分成若干子系统，逐级向下，再将每个子系将系统分成

14、若干子系统，逐级向下，再将每个子系统分为若干子模块，子模块还可以继续向下划分，统分为若干子模块，子模块还可以继续向下划分，直至分成许多最基本模块（芯片级）。直至分成许多最基本模块（芯片级）。 一个系统只应有一个控制模块。通常情况下，一个系统只应有一个控制模块。通常情况下，每个子系统就是一个受控模块，可用设计者所熟悉每个子系统就是一个受控模块，可用设计者所熟悉的各种电路来实现，无须花费很大的精力。的各种电路来实现，无须花费很大的精力。 系统设计方法系统设计方法自上而下设计方法自上而下设计方法 按照自上下的设计方法，系统的设计步骤如下：按照自上下的设计方法，系统的设计步骤如下： 一、总体方案设计一

15、、总体方案设计 总体方案设计的内容包括系统的总体方案设计的内容包括系统的设计任务和要求设计任务和要求、原理和使用、原理和使用环境、外部输入和输出信号特性以及环境、外部输入和输出信号特性以及系统的功能和技术指标系统的功能和技术指标等。等。 二、系统设计描述二、系统设计描述 根据总体设计方案，进行系统设计描述。根据总体设计方案，进行系统设计描述。系统设计描述的方法系统设计描述的方法有：方框图有：方框图定时图（时序图）和逻辑流程图。定时图（时序图）和逻辑流程图。 1 1系统划分，画出电路结构方框图系统划分，画出电路结构方框图 将系统划分为控制模块和受控模块两部分。根据步骤一所确定将系统划分为控制模块

16、和受控模块两部分。根据步骤一所确定的系统功能，决定受控模块需要由哪些子系统组成，并确定这些子的系统功能，决定受控模块需要由哪些子系统组成，并确定这些子系统与控制模块之间的关系。这一过程是一个逐级分解的过程，随系统与控制模块之间的关系。这一过程是一个逐级分解的过程，随着分解进程的深入，每个子系统的功能越来越专一和明确，越来越着分解进程的深入，每个子系统的功能越来越专一和明确，越来越清晰。最终分解的程度以清晰。最终分解的程度以能清晰地表示出系统的电路结构方框图能清晰地表示出系统的电路结构方框图。系统设计方法系统设计方法自上而下设计方法自上而下设计方法 2 2子系统功能描述子系统功能描述 系统划分完

17、成后，对各个子系统和控制模块进行详系统划分完成后，对各个子系统和控制模块进行详细的功能描述。此阶段的描述是抽象的功能模块，不涉细的功能描述。此阶段的描述是抽象的功能模块，不涉及具体的器件。及具体的器件。 三、依据功能描述，进行电路设计三、依据功能描述，进行电路设计 通过对各子系统和控制模块功能描述，将其转换成通过对各子系统和控制模块功能描述，将其转换成相应的电路。相应的电路。系统设计方法系统设计方法自下而上设计方法自下而上设计方法 与自上而下的设计方法相反，自下而上的设与自上而下的设计方法相反，自下而上的设计方法是从现成的器件或子系统开始的。它的基计方法是从现成的器件或子系统开始的。它的基本过程就是根据系统功能的要求，对现有的器件本过程就是根据系统功能的要求，对现有的器件或较小的系统或相似的系统加以修改、扩大和相或较小的系统或相似的系统加以修改、扩大和相互联接，直到构成能满足系统功能要求的新系统互联接，直到构成能满足系统功能要求的新系统为止。设计过程遵循为止。设计过程遵循“设计设计验证验证修改设计修改设计再验证再验证”的原则。的原则。系统设计方法系统设计方法依据关键器件设计方法依据关键器件设计方法 许多设计是从所谓关键器件开始进行设计的。因许多设计是从所谓关键器件开始进行设计的。因为对于一个有经验的设计者来说，往往根据系统的功为对于一个有经验的设计者来说，往往根据系统的