【正文】 電平時(shí)，U2（74HC160）工作在計(jì)數(shù)狀態(tài)；否則，U2處于保持狀態(tài)。其中U1B和U1C組成SR觸發(fā)器，以消除按鍵的抖動(dòng)，每按動(dòng)一次K1，手動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路就輸出一個(gè)脈沖信號(hào)。隨著水箱中的水的溫度逐漸升高，LED數(shù)碼管顯示的當(dāng)前溫度也在逐漸增加。首先，溫度傳感器電路將0~ 50℃水溫信號(hào)轉(zhuǎn)換成0 ~ 5 V電壓信號(hào)，溫度傳感器電路以電橋的形式連接，經(jīng)過電橋轉(zhuǎn)換為差模信號(hào)，并經(jīng)過測量放大器進(jìn)行放大，這樣有利于抑制共模，放大差模，減少外界共模的干擾，放大溫度的差模信號(hào)。當(dāng)開關(guān)處于溫度預(yù)置狀態(tài)時(shí)，按動(dòng)脈沖按鍵，手動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生單個(gè)脈沖，由于按鍵按動(dòng)時(shí)有抖動(dòng)，因此，手動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路用SR觸發(fā)器進(jìn)行消抖。如果當(dāng)前水位已經(jīng)達(dá)到預(yù)置水位時(shí)，且電磁閥還沒有停止工作，即電路出現(xiàn)故障，則當(dāng)水位到達(dá)溢出水位高度時(shí)，觸動(dòng)到溢出微動(dòng)開關(guān)，強(qiáng)行使繼電器電路斷開，停止了電磁閥工作，因此可以避免發(fā)生水位過高而溢出現(xiàn)象，對(duì)熱水器具有保護(hù)功能。當(dāng)開關(guān)處于進(jìn)水狀態(tài)時(shí)，進(jìn)水狀態(tài)指示燈亮，如果水箱中的當(dāng)前水位低于所預(yù)置的水位時(shí)，狀態(tài)比較電路輸出高電平，通過導(dǎo)通三極管，使繼電器線圈電流足夠大，使繼電器吸合，進(jìn)水電磁閥被接通并開始工作。 進(jìn)水控制器電路結(jié)構(gòu)框圖進(jìn)水控制器由三部分電路共同協(xié)調(diào)完成功能，該控制器具有兩種工作模式，即預(yù)置水位模式和進(jìn)水模式，可通過預(yù)置/進(jìn)水按鍵開關(guān)進(jìn)行模式的選擇。 功能及技術(shù)性能指標(biāo)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，它們之間的電路結(jié)構(gòu)相對(duì)比較獨(dú)立。另外，中國未來的電熱水器的研發(fā)需求還包括安全可靠、節(jié)能、低碳環(huán)保、舒適健康、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)升級(jí)、建筑一體化以及智能化七個(gè)方面。一般容量在6L—30L，加熱功率較大。?即熱式。由于對(duì)環(huán)境無污染，能源充足，響應(yīng)快，用熱水方便，安裝簡單，因此頗受青睞。本文介紹一種儲(chǔ)水式電熱水器的控制器，其主要功能有進(jìn)水設(shè)置與顯示、進(jìn)水控制、溫度設(shè)置與顯示、溫度控制及自動(dòng)報(bào)警等功能。電子電路實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告 題目名稱： 家用電熱水器控制器 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生電話： 指導(dǎo)教師： 驗(yàn)收日期： 電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心制34 / 39摘 要用清潔能源電能進(jìn)行加熱的熱水器被稱作電熱水器。本文先介紹了家用電熱水器控制器總體方案設(shè)計(jì)，按照功能及技術(shù)性能指標(biāo)要求，采用自上而下的設(shè)計(jì)方法對(duì)進(jìn)水控制器和溫度控制器的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，詳細(xì)的介紹了兩種控制器的工作原理；接著介紹了進(jìn)水控制器的設(shè)計(jì)與仿真，進(jìn)水控制器由水位預(yù)置電路、進(jìn)水狀況檢測電路及電磁閥控制電路等電路組成，用Multisim軟件完成了對(duì)各部分電路的仿真檢驗(yàn)，檢驗(yàn)了進(jìn)水控制器設(shè)計(jì)的正確性；接著對(duì)溫度控制器設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹，溫度控制器由溫度傳感器電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、溫度預(yù)置電路、加熱器控制電路、時(shí)鐘電路及數(shù)碼管顯示電路等電路組成，用軟件Multisim完成了對(duì)各部分電路仿真檢驗(yàn)，檢驗(yàn)了溫度控制器的設(shè)計(jì)的正確性；再對(duì)進(jìn)水控制器硬件電路進(jìn)行安裝和調(diào)試，完成了進(jìn)水控制器所要求的功能和技術(shù)指標(biāo)。當(dāng)前，市場上銷售的電熱水器主要有三種：? 容積式。即熱式電熱水器一般需20—30A的電流，即開即熱，水溫恒定，制熱效率高，安裝空間小。加熱時(shí)間較短，1次預(yù)熱，即可連續(xù)供應(yīng)熱水，無使用人數(shù)限制。因此，家用電熱水器將是家庭的家用電器中必備電器產(chǎn)品之一。其功能及技術(shù)性能指標(biāo)要求如下：進(jìn)水控制：（1）水位預(yù)置：從低到高，共5級(jí)；（2）水位預(yù)置指示：紅色發(fā)光二極管，5個(gè)，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(jí)，其中包括1個(gè)水位溢出檢測；（4）進(jìn)水狀況指示：綠色發(fā)光二極管，5個(gè)，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(gè)，開關(guān)量，高電平有效；（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。
當(dāng)開關(guān)處于水位預(yù)置狀態(tài)時(shí)，預(yù)置狀態(tài)指示燈亮，按動(dòng)手動(dòng)脈沖電路中的脈沖按鍵，將會(huì)產(chǎn)生單個(gè)脈沖，由于按動(dòng)開關(guān)會(huì)有抖動(dòng)，因此手動(dòng)脈沖電路已經(jīng)利用SR觸發(fā)器進(jìn)行消抖，脈沖電路產(chǎn)生的脈沖送至預(yù)置編碼電路，預(yù)置編碼電路則開始對(duì)電路狀態(tài)進(jìn)行編碼。隨著水箱中的水位不斷升高，放入水箱中的不同高度的微動(dòng)開關(guān)被觸發(fā)，進(jìn)水狀況指示燈也從開始從低水位檔到高水位檔依次被點(diǎn)亮，指示當(dāng)前水箱中的水位高度，同時(shí)，優(yōu)先編碼器對(duì)微動(dòng)開關(guān)電路的輸出狀態(tài)進(jìn)行編碼。 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、加熱器控制電路、數(shù)碼管顯示電路、時(shí)鐘電路及加熱器等組成。產(chǎn)生的脈沖送至計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器由兩片74160組成100進(jìn)制計(jì)數(shù)器，由于溫度傳感器檢測溫度為0~50℃，因此，在這里，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)為0~50，計(jì)數(shù)器產(chǎn)生兩組8421BCD碼，送至LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示，以表示所預(yù)置的溫度。溫度傳感器電路輸出給A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬電壓轉(zhuǎn)換成8位二進(jìn)制代碼放于寄存器中。當(dāng)水箱中的水的溫度和所預(yù)置的溫度相等時(shí)，狀態(tài)比較電路輸出低電平，三極管截至，繼電器開關(guān)斷開，加熱器電路斷開而停止工作。 手動(dòng)脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路圖 預(yù)置編碼電路預(yù)置編碼電路由電阻R3（100KΩ）、十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器U2（74HC160）、兩輸入與非門U1A和5V電源VDD組成。 譯碼驅(qū)動(dòng)顯示電路其中水位指示燈LED1 ~ LED5按照從低到高的位置安放，用于指示水箱的預(yù)置水位。由于有與門的邏輯電路，高一級(jí)的水位指示燈亮?xí)r，其低級(jí)的所有水位指示燈均亮，當(dāng)水位設(shè)置最高檔時(shí)，五個(gè)水位指示燈全亮。U2的計(jì)數(shù)器開始工作，處于計(jì)數(shù)狀態(tài)，U3也處于001~101的譯碼狀態(tài)。（3）當(dāng)K21按鍵被抬起，其輸出高電平，預(yù)置編碼電路則處于保持狀態(tài),譯碼與驅(qū)動(dòng)電路的輸出不在001~101范圍內(nèi)，因此對(duì)應(yīng)的輸出端口為高電平，經(jīng)過與門邏輯判斷后，LED的陰極均為高電平，LED1 ~ LED5全部熄滅。進(jìn)水狀況指示電路包括進(jìn)水狀態(tài)指示燈，進(jìn)水水位指示燈LED6~LED10,其中LED6 ~ LED10采用共陽極連接方法，從低到高放置，指示水箱中當(dāng)前的水位狀況。當(dāng)按下K22，使其接地，電路則處于工作狀態(tài)，進(jìn)水指示燈亮，進(jìn)水水位指示燈根據(jù)當(dāng)前水位情況點(diǎn)亮；否則，處于電路非工作狀態(tài)，進(jìn)水狀態(tài)指示燈滅，進(jìn)水水位指示燈全部熄滅。由于開關(guān)微動(dòng)電路輸出的最高為第五檔為低電平，因此該編碼電路的輸出為001~101。 繼電器開關(guān)電路設(shè)計(jì)繼電器開關(guān)電路由繼電器J二極管D三極管T非門U與非門U1D,及電阻R16（100KΩ）和5V電源VDD組成。 仿真結(jié)果。上述情況表明，電磁閥控制電路仿真結(jié)果正確。此時(shí)，繼電器會(huì)自動(dòng)斷開，強(qiáng)行停止電磁閥工作。溫度/電壓變換電路采用電橋結(jié)構(gòu)，由精密電阻R1~R5 組成，如圖31所示。則由， ，可得R1 = R2 =120KΩ。根據(jù)測量放大器的工作原理進(jìn)行計(jì)算有，第一級(jí)的放大倍數(shù)為：Au1=（1+2R7/R6）=101第二級(jí)放大倍數(shù)為：Au2=R10/R9=24總的放大倍數(shù)為： 測量放大器電路圖 仿真結(jié)果。 溫度傳感器仿真電路圖 A/D轉(zhuǎn)換電路 電路設(shè)計(jì)A/D轉(zhuǎn)換電路由A/D轉(zhuǎn)換器和寄存器組成。發(fā)光二級(jí)管P0 ~ P7的作用是顯示A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果，以便更加直觀的觀察AD轉(zhuǎn)換結(jié)果。除此之外，也可以通過邏輯分析儀的波形觀察A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出情況。其中，計(jì)數(shù)器UU8用置數(shù)法接成了五十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 溫度預(yù)置電路的仿真電路圖K11接到VDD時(shí)，LED1顯示紅色，表示預(yù)置狀態(tài)。該電路的作用是將寄存器輸出的8位二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換成兩組8421BCD碼，以便送至狀態(tài)比較電路和預(yù)置溫度（用8421BCD碼表示）進(jìn)行比較，并送至數(shù)碼管顯示電路進(jìn)行顯示以表示實(shí)際的水的溫度。即是說當(dāng)水箱中的當(dāng)前水溫低于預(yù)設(shè)置的溫度時(shí)，狀