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●學時數：32●

講課方式：教師傳授+

學生自主學習第二頁，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，遵守課堂紀律（預約5月11日實驗課）；（2）未經過教師允許，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，內容包括：當天完成的工作量、測量數據、實驗故障及解決、尚未解決的問題、收獲及總結等實驗狀況（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周左右進行筆試考試，以最終確定成績。

優(yōu)秀的人數控制在本組的15-20%以內第四頁，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氣熱水器增長速度。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、數字集成電路原理及使用；●掌握電子電路應用系統(tǒng)設計方法；●學會用EDA工具軟件進行電路設計；●

熟悉硬件電路安裝、調試及測量過程；●

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

結合學生已經掌握的模擬電子技術、數字電子技術理論知識和實驗技能，以模擬集成電路和數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制器的研制。該控制器可實現對熱水器的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。第七頁，共三十二頁，2022年，8月28日任務及要求

家用電熱水器控制器包括進水控制和溫度控制兩部分，其功能及技術指標要求如下：

進水控制：

（1）水位預置：從低到高，共5級；（2）水位預置指示：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）控制進水電磁閥輸出端口：1個，開關量，高電平有效；第八頁，共三十二頁，2022年，8月28日任務及要求

（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置狀態(tài)，綠色亮表示控制器工作在進水狀態(tài)。

溫度控制：（8）溫度預置及檢測范圍：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)設計描述

一、進水控制器電路結構及工作原理

進水控制器電路由水位預置電路、進水狀況檢測電路、控制電路和進水電磁閥組成，其電路結構如右圖所示。第十頁，共三十二頁，2022年，8月28日系統(tǒng)設計描述

二、溫度控制器電路結構及工作原理

溫度控制器電路由溫度傳感器電路、A/D轉換電路、溫度預置電路、控制電路、數碼管顯示電路、時鐘電路及加熱器組成，其電路結構如左圖所示。第十一頁，共三十二頁，2022年，8月28日電路設計與仿真進水控制器__水位預置電路手動脈沖產生電路第十二頁，共三十二頁，2022年，8月28日電路設計與仿真進水控制器__水位預置電路預置編碼電路第十三頁，共三十二頁，2022年，8月28日電路設計與仿真進水控制器__水位預置電路譯碼與驅動電路第十四頁，共三十二頁，2022年，8月28日電路設計與仿真進水控制器__水位預置電路第十五頁，共三十二頁，2022年，8月28日電路設計與仿真進水控制器__進水狀況檢測電路第十六頁，共三十二頁，2022年，8月28日電路設計與仿真進水控制器__控制電路第十七頁，共三十二頁，2022年，8月28日電路設計與仿真進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日電路設計與仿真溫度控制器__A/D轉換電路第二十二頁，共三十二頁，2022年，8月28日電路設計與仿真溫度控制器__溫度預置電路第二十三頁，共三十二頁，2022年，8月28日電路設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日電路安裝與調試

在電路設計工作完成之后，就進行電路的安裝與裝調。通過電路的安裝、調試過程，可以發(fā)現并糾正理論設計方案中的錯誤和不足之處。電路安裝與調工作也是設計者必須掌握的基本技能。在電路的安裝、調試時，都是自下而上。首先，安裝并調試每個子系統(tǒng)對應的單元電路；然后，逐漸擴大將幾個單元電路進行聯調；最后，進行整機調試。調試就是對安裝后的電路進行參數和工作狀態(tài)測試。通常，調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端倒推。第二十五頁，共三十二頁，2022年，8月28日電路調試內容進水控制器：

1.水位預置電路調試；

2.進水狀況檢測電路調試；

3.進水控制電路調試；溫度控制器：4.溫度傳感器電路調試；5.時鐘電路調試；6.A/D轉換及數碼管顯示電路調試；

7.溫度預置電路調試；8.溫度控制電路調試。第二十六頁，共三十二頁，2022年，8月28日系統(tǒng)設計方法自上而下設計方法

自上而下的設計方法是設計者從整個系統(tǒng)功能出發(fā)，進行最上層的系統(tǒng)設計，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，可用設計者所熟悉的各種電路來實現，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)設計方法自上而下設計方法

按照自上下的設計方法，系統(tǒng)的設計步驟如下：一、總體方案設計總體方案設計的內容包括系統(tǒng)的設計任務和要求、原理和使用環(huán)境、外部輸入和輸出信號特性以及系統(tǒng)的功能和技術指標等。二、系統(tǒng)設計描述根據總體設計方案，進行系統(tǒng)設計描述。系統(tǒng)設計描述的方法有：方框圖﹑定時圖（時序圖）和邏輯流程圖。1．系統(tǒng)劃分，畫出電路結構方框圖將系統(tǒng)劃分為控制模塊和受控模塊兩部分。根據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，越來越清晰。最終分解的程度以能清晰地表示出系統(tǒng)的電路結構方框圖。第二十八頁，共三十二頁，2022年，8月28日系統(tǒng)設計方法自上而下設計方法

2．子系統(tǒng)功能描述系統(tǒng)劃分完成后，對各個子系統(tǒng)和控制模塊進行詳細的功能描述。此階段的描述是抽象的功能模塊，不涉及具體的器件。三、依據功能描述，進行電路設計通過對各子系統(tǒng)和控制模塊功能描述，將其轉換成相應的電路。第二十九頁，共三十二頁，2022年，8月28日系統(tǒng)設計方法自下而上設計方法與自上而下的設計方法相反，自下而上的設計方法是從現成的器件或子系統(tǒng)開始的。它的基本過程就是根據系統(tǒng)功能的要求，對現有的器件或較小的系統(tǒng)或相似的系統(tǒng)加以修改、擴大和相互聯接，直到構成能滿足系統(tǒng)功能要求的新系統(tǒng)為止。設計過程遵循“設計→驗證→修改設計→再驗證”的原則。第三十頁，共三十二頁，2022年，8月28日系統(tǒng)設計方法依據關鍵器件設計方法許多設計是從所謂關鍵器件開始進行設計的。因為對于一個有經驗