家用電熱水器控制器課件第一頁，共三十二頁，2022年，8月28日課程說明●

上課日期：2015年5月11日~15日●

上課時間：下午4:00~晚上9:00●

上課地點：21B495教室●學(xué)時數(shù)：32●

講課方式：教師傳授+

學(xué)生自主學(xué)習(xí)第二頁，共三十二頁，2022年，8月28日課程說明●上課要求：

（1）課前、課后刷卡，遵守課堂紀(jì)律（預(yù)約5月11日實驗課）；（2）未經(jīng)過教師允許，勿用U盤；（3）自備電烙鐵及架，萬用表等工具；（4）每天寫實驗日志，內(nèi)容包括：當(dāng)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（每天都要回收）；

（5）實驗報告在完成實驗的一周之內(nèi)按選題投到實驗室3樓的實驗報告箱中；第三頁，共三十二頁，2022年，8月28日課程說明●

實驗成績：

實驗報告（40%）+動手操作（60%）

實驗成績在90分以上，還要參加在15、16周左右進(jìn)行筆試考試，以最終確定成績。

優(yōu)秀的人數(shù)控制在本組的15-20%以內(nèi)第四頁，共三十二頁，2022年，8月28日課題背景

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，電熱水器增長速度大大快于燃?xì)鉄崴髟鲩L速度。電熱水器沒有污染，操作簡單、快捷，安裝方便，使用成本降低，頗受消費者的歡迎。第五頁，共三十二頁，2022年，8月28日課題目的●

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)計方法；●學(xué)會用EDA工具軟件進(jìn)行電路設(shè)計；●

熟悉硬件電路安裝、調(diào)試及測量過程；●

培養(yǎng)良好的科學(xué)態(tài)度和工作作風(fēng)。第六頁，共三十二頁，2022年，8月28日任務(wù)及要求

結(jié)合學(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，由學(xué)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)對熱水器的進(jìn)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。第七頁，共三十二頁，2022年，8月28日任務(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，其功能及技術(shù)指標(biāo)要求如下：

進(jìn)水控制：

（1）水位預(yù)置：從低到高，共5級；（2）水位預(yù)置指示：紅色發(fā)光二極管，5個，最上面指示最高水位，最下面指示最低水位；（3）進(jìn)水狀況檢測：從低到高，共6級，其中包括1個水位溢出檢測；（4）進(jìn)水狀況指示：綠色發(fā)光二極管，5個，最上面指示最高水位，最下面指示最低水位；（5）控制進(jìn)水電磁閥輸出端口：1個，開關(guān)量，高電平有效；第八頁，共三十二頁，2022年，8月28日任務(wù)及要求

（6）電磁閥吸合及水位溢出指示：雙基色發(fā)光二極管，紅色亮表示水位已達(dá)到溢出位置，綠色亮表示電磁閥吸合。（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：（8）溫度預(yù)置及檢測范圍：0℃~50℃；（9）溫度測量誤差：≤1℃

（10）溫度顯示方式：LED數(shù)碼管，兩位；（11）控制加熱器輸出端口：1個，高電平有效；（12）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)。第九頁，共三十二頁，2022年，8月28日系統(tǒng)設(shè)計描述

一、進(jìn)水控制器電路結(jié)構(gòu)及工作原理

進(jìn)水控制器電路由水位預(yù)置電路、進(jìn)水狀況檢測電路、控制電路和進(jìn)水電磁閥組成，其電路結(jié)構(gòu)如右圖所示。第十頁，共三十二頁，2022年，8月28日系統(tǒng)設(shè)計描述

二、溫度控制器電路結(jié)構(gòu)及工作原理

溫度控制器電路由溫度傳感器電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、溫度預(yù)置電路、控制電路、數(shù)碼管顯示電路、時鐘電路及加熱器組成，其電路結(jié)構(gòu)如左圖所示。第十一頁，共三十二頁，2022年，8月28日電路設(shè)計與仿真進(jìn)水控制器__水位預(yù)置電路手動脈沖產(chǎn)生電路第十二頁，共三十二頁，2022年，8月28日電路設(shè)計與仿真進(jìn)水控制器__水位預(yù)置電路預(yù)置編碼電路第十三頁，共三十二頁，2022年，8月28日電路設(shè)計與仿真進(jìn)水控制器__水位預(yù)置電路譯碼與驅(qū)動電路第十四頁，共三十二頁，2022年，8月28日電路設(shè)計與仿真進(jìn)水控制器__水位預(yù)置電路第十五頁，共三十二頁，2022年，8月28日電路設(shè)計與仿真進(jìn)水控制器__進(jìn)水狀況檢測電路第十六頁，共三十二頁，2022年，8月28日電路設(shè)計與仿真進(jìn)水控制器__控制電路第十七頁，共三十二頁，2022年，8月28日電路設(shè)計與仿真進(jìn)水控制器整體電路第十八頁，共三十二頁，2022年，8月28日電路設(shè)計與仿真溫度控制器__溫度傳感器電路第十九頁，共三十二頁，2022年，8月28日電路設(shè)計與仿真溫度控制器__溫度傳感器電路第二十頁，共三十二頁，2022年，8月28日電路設(shè)計與仿真溫度控制器__溫度傳感器電路第二十一頁，共三十二頁，2022年，8月28日電路設(shè)計與仿真溫度控制器__A/D轉(zhuǎn)換電路第二十二頁，共三十二頁，2022年，8月28日電路設(shè)計與仿真溫度控制器__溫度預(yù)置電路第二十三頁，共三十二頁，2022年，8月28日電路設(shè)計與仿真溫度控制器整體電路第二十四頁，共三十二頁，2022年，8月28日電路安裝與調(diào)試

在電路設(shè)計工作完成之后，就進(jìn)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。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(yīng)的單元電路；然后，逐漸擴(kuò)大將幾個單元電路進(jìn)行聯(lián)調(diào)；最后，進(jìn)行整機(jī)調(diào)試。調(diào)試就是對安裝后的電路進(jìn)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(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端倒推。第二十五頁，共三十二頁，2022年，8月28日電路調(diào)試內(nèi)容進(jìn)水控制器：

1.水位預(yù)置電路調(diào)試；

2.進(jìn)水狀況檢測電路調(diào)試；

3.進(jìn)水控制電路調(diào)試；溫度控制器：4.溫度傳感器電路調(diào)試；5.時鐘電路調(diào)試；6.A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)碼管顯示電路調(diào)試；

7.溫度預(yù)置電路調(diào)試；8.溫度控制電路調(diào)試。第二十六頁，共三十二頁，2022年，8月28日系統(tǒng)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)功能出發(fā)，進(jìn)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）。一個系統(tǒng)只應(yīng)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)計者所熟悉的各種電路來實現(xiàn)，無須花費很大的精力。

第二十七頁，共三十二頁，2022年，8月28日系統(tǒng)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：一、總體方案設(shè)計總體方案設(shè)計的內(nèi)容包括系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)和要求、原理和使用環(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(biāo)等。二、系統(tǒng)設(shè)計描述根據(jù)總體設(shè)計方案，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計描述。系統(tǒng)設(shè)計描述的方法有：方框圖﹑定時圖（時序圖）和邏輯流程圖。1．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，隨著分解進(jìn)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。最終分解的程度以能清晰地表示出系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)方框圖。第二十八頁，共三十二頁，2022年，8月28日系統(tǒng)設(shè)計方法自上而下設(shè)計方法

2．子系統(tǒng)功能描述系統(tǒng)劃分完成后，對各個子系統(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，不涉及具體的器件。三、依據(jù)功能描述，進(jìn)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)換成相應(yīng)的電路。第二十九頁，共三十二頁，2022年，8月28日系統(tǒng)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)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)為止。設(shè)計過程遵循“設(shè)計→驗證→修改設(shè)計→再驗證”的原則。第三十頁，共三十二頁，2022年，8月28日系統(tǒng)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(jìn)行設(shè)計的。因為對于一個有經(jīng)驗