家用电器课程论文

1 家用电器与电脑硬件家用电器与电脑硬件 课程总结课程总结 我们生活在这个现代化的时代 日常生活已经离不开家电了 热的时候我们要吹风扇 冷的时候要开暖气 洗完头发要用电吹风 所以家电确实相当重要 但是现在伪劣产品比比皆是 家电出现问 题也是家常便饭 故学会家电维修是很重要的 以前 一些小的电器问题都不知道怎么处理 电器坏了的第一 个反应就是拿到修理店去修理 但是学过家用电器基础与维修技术 之后 才知道 其实家用电器并不复杂 很多时候自己完全可以将 它修好 不仅可以省去到修理店修理的费用 也省去了很多的麻烦 真是经济又实惠 实用又快捷 通过学习这一门课 使我对常用的电子元件和其功能又有了进 一步的了解 举一反三 触类旁通 使我对电器的构造和功能了也 有课跟深刻的认识 知道了电子元件的功能也使我能够更直接快捷 的判断出问题电器哪里出了问题 怎么修理 同时 因为了解了电 子元件的构造和功能 也使自己在选择电器时有了主动性 以前是 听别人活着老板介绍电器 那样带有很强的个人偏见和商业性质 但是现在 懂得了其原理就能够很清楚的知道一个电器的好坏 一 个电器的价格大概是多少 再次 我也发现 以前学的物理知识其实是很有用的 比如电 阻 热敏电阻 电容 电磁感应 感抗 等等 通过学习这一门课 也使得自己对电器的保养有了更深的见解 对用电安全也有了更全 面的了解 学了这门课 突然间意思到 原来生活中的电器是这么 2 有意思 将学到的知识运用于生活又是这么的有乐趣 自从学习了 家用电器基础与维修技术 以后 我学会了一些 基本的电器维修知识 甚至 也对家用电器乃至生活中的电器又多 一些了解 一 一 收音机收音机 收音机原理就是把从天线接收到的高频信号经检波 解调 还 原成音频信号 送到耳机变成音波 由于广播事业发展 天空中有 了很多不同频率的无线电波 如果把这许多电波全都接收下来 音 频信号就会象处于闹市之中一样 许多声音混杂在一起 结果什么 也听不清了 为了设法选择所需要的节目 在接收天线后 有一个 选择性电路 它的作用是把所需的信号 电台 挑选出来 并把不 需要的信号 滤掉 以免产生干扰 这就是我们收听广播时 所使 用的 选台 按钮 选择性电路的输出是选出某个电台的高频调幅 信号 利用它直接推动耳机 电声器 是不行的 还必须把它恢复 成原来的音频信号 这种还原电路称为解调 把解调的音频信号送 到耳机 就可以收到广播 上面所讲的是最简单收音机称为直接检 波机 但从接收天线得到的高频天线电信号一般非常微弱 直接把 它送到检波器不太合适 最好在选择电路和检波器之间插入一个高 频放大器 把高频信号放大 即使已经增加高频放大器 检波输出 的功率通常也只有几毫瓦 用耳机听还可以 但要用扬声器就嫌太 小 因此在检波输出后增加音频放大器来推动扬声器 高放式收音 机比直接检波式收音机灵敏度高 功率大 但是选择性还较差 调 3 谐也比较复杂 把从天线接收到的高频信号放大几百甚至几万倍 一般要有几级的高频放大 每一级电路都有一个谐振回路 当被接 收的频率改变时 谐振电路都要重新调整 而且每次调整后的选择 性和通带很难保证完全一样 为了克服这些缺点 现在的收音机几 乎都采用超外差式电路 超外差的特点是 被选择的高频信号的载 波频率 变为较低的固定不变的中频 465KHz 再利用中频放大器 放大 满足检波的要求 然后才进行检波 在超外差接收机中 为 了产生变频作用 还要有一个外加的正弦信号 这个信号通常叫外 差信号 产生外差信号的电路 习惯叫本地振荡 在收音机本振频 率和被接收信号的频率相差一个中频 因此在混频器之前的选择电 路 和本振采用统一调谐线 如用同轴的双联电容器 PVC 进行调谐 使之差保持固定的中频数值 由于中频固定 且频率比高频已调信 号低 中放的增益可以做得较大 工作也比较稳定 通频带特性也 可做得比较理想 这样可以使检波器获得足够大的信号 从而使整 机输出音质较好的音频信号 二 二 各种端子各种端子 射频端子 音频视频端子 S 端子 亮色分离端子 色差信号端子 RGB 端子 三 三 日光灯日光灯 当开关接通的时候 电源电压立即通过镇流器和灯管灯丝加辉 4 器的两极 220 伏的电压立即使启辉器的惰性气体电离 产生辉光 放电 辉光放电的热量使双金属片受热膨胀 两极接触 电流通过 镇流器 启辉器触极和两端灯丝构成通路 灯丝很快被电流加热 发射出大量电子 这时 由于启辉器两极闭合 两极间电压为零 辉光放电消失 管内温度降低 双金属片自动复位 两极断开 在 两极断开的瞬间 电路电流突然切断 镇流器产生很大的自感电动 势 与电源电压叠加后作用于管两端 灯丝受热时发射出来的大量 电子 在灯管两端高电压作用下 以极大的速度由低电势端向高电 势端运动 在加速运动的过程中 碰撞管内氩气分子 使之迅速电 离 氩气电离生热 热量使水银产生蒸气 随之水银蒸气也被电离 并发出强烈的紫外线 在紫外线的激发下 管壁内的荧光粉发出近 乎白色的可见光 日光灯正常发光后 由于交流电不断通过镇流器的线圈 线圈中产 生自感电动势 自感电动势阻碍线圈中的电流变化 这时镇流器起 降压限流的作用 使电流稳定在灯管的额定电流范围内 灯管两端 电压也稳定在额定工作电压范围内 由于这个电压低于启辉器的电 离电压 所以并联在两端的启辉器也就不再起作用了 5 四 四 电磁炉 微波炉原理电磁炉 微波炉原理 电磁炉是采用磁场感应涡流加热原理 他利用电流通过线圈产 生磁场 当磁场内之磁力通过含铁质锅底部时 即会产生无数之小 涡流 使锅体本身自行高速发热 然后再加热于锅内食物 微波炉利用微波的这些特性制作 其外壳用不锈钢等金属材料 制成 可以阻挡微波从炉内逃出 以免影响人们身体健康 食物容 器用绝缘材料制成 微波炉的心脏磁控管是微波发生器 能产生振动 频率为 24 5 亿次 秒的微波 肉眼看不见 能穿透食物 5cm 深 并 使食物中的水分子也随之运动 剧烈的运动产生大量的热能 于是 食物 煮 熟了 这就是微波炉加热的原理 普通炉灶煮食物 热 量总是从食物外部逐渐进入内部 而用微波炉 热量则直接深入食 物内部 所以烹饪速度比其它炉灶快 4 至 10 倍 热效率高达 80 目前 其他各种炉灶的热效率无法与它相比 由于微波炉的设计便 是加热食物中的水分子 因此含水分较多食物加热后 比干燥的食 物温度高 一般水在一大气压下 会在 100 沸腾 然而对于纯水 若加热过程缓和 則可能在一大气压下超过 100 仍未沸腾 称为 过热 但是若给予一点干扰則会瞬间突然沸腾 于是产生类似上面 的悲剧 使用时应该小心 五 五 计算机硬件知识计算机硬件知识 CPU 6 CPU 又叫中央处理器 CentralCentral ProcessingProcessing UnitUnit 它主要负 责处理 运算计算机内部的所有数据 CPU 的工作原理就象一个工 厂对产品的加工过程 进入工厂的原料 这就相当与我们计算机中 的数据 经过物资分配部门的调度分配 被送往生产线 也就是 这些数据受到我们 CPU 中的控制单元的控制 遵从控制单元的命令 进入逻辑运算单元 交由逻辑运算单元处理 生产出成品后 再存 储在仓库 存储器 中 最后等着拿到市场上去卖 也就是当逻辑 运算单元处理完数据 得到需要的数据后 由控制单元控制 保存 到我们的存储单元中 最后在交由应用程序使用 主板 主板 又叫主机板 mainboard 系统板 systemboard 和母板 motherboard 主板的中心任务是维系CPU与外部设备之间能够协 同工作 让它们分工又能合作 独立又能联系的共同完成同一件工 作 简单点的来说 主板就是一个起支撑并连接我们主机内其它部 件的一个平台 就像家里的饭桌一样 就是用来放我们的饭碗和装 有各色菜肴的碗碟的 内存 内存就是数据的临时存放的部件 起着承上启下的作用 一方 面要从外存中读取执行程序和需要的数据 另一方面还要为CPU服 务 进行读写操作 所以主存储器快慢直接影响着PC的速度 就如 卖东西一样 在商店里不可能存放所有的货物 一般情况下货物大 7 部分存放在了库房里 假如库房离我们的商店很远 那你就需要一 辆车来拉货 把货物仓库放到车里 到了商店 再把货物从车里搬 运到店面里 那么这辆车在转运货物时就可以看作时一个临时仓库 而我们的内存就相当于是这辆车 硬盘 一种主要的电脑存储媒介 由一个或者多个铝制或者玻璃制的 碟片组成 这些碟片外覆盖有铁磁性材料 硬盘是外部存储器 速度 再快也比不上内存 否则计算机就用不着内存了 从计算机系统的 结构来看 存储器分为内存储器和外存储器两大类 内存储器与 CPU直接联系 负责各种软件的运行 外存储器包括软盘 硬盘 光盘 磁带机等 硬盘和软盘很相似 它们的工作原理大致相同 不同的是软盘与软盘驱动器是分开的 而硬盘与硬盘驱动器却是装 在一起 显卡等 显卡的工作原理是 在显卡开始工作 图形渲染建模 前 通常是 把所需要的材质和纹理数据传送到显存里面 开始工作时候 进行建 模渲染 这些数据通过PCI E总线进行传输 显示芯片将通过PCI E 总线提取存储在显存里面的数据 除了建模渲染数据外还有大量的 顶点数据和工作指令流需要进行交换 这些数据通过RAMDAC转换 为模拟信号输出到显示端 最终就是我们看见的图像 本学期学过的内容还有很多 本人由于对计算机较为感兴趣 所以在老师讲解计算机知识时认真听讲 现在从课堂中学些了许多 8 计算机硬件的知识 尤其在老师讲解的计算机组装和装系统时讲的 较为详细 尤其在上节课还将计算机带到教室为我们演示 然我们 从理论知识走向了真真了解硬件知识 电磁炉单片机控制系统的设计电磁炉单片机控制系统的设计 摘摘 要要 本文介绍了电磁炉的功能控制系统 它利用单片机的多功能控 制优势对电磁炉进行智能控制 使之具有高效节能 健康环保 安 全可靠等一系列优点 电磁炉成为目前发展最快的 市场增长幅度 最高的家电产品之一 本设计以 AT89C51 为核心 实现电磁炉的数码管显示控制 多 种安全保护功能 功率自动控制 温度自动控制 定时控制以及各 种自动检测报警功能的控制 对单片机 AT89C51 在系统控制上的应 用 从软硬件两方面对控制系统的设计方案做了简单的介绍 在软 件设计上 采用模块化程序设计的思想 对电磁炉控制系统的各个 功能模块进行划分和设计 研究智能锅具检测技术 提高了锅具检 测的快速性和准确性 减少电磁污染并节约了电能 最后 对整个系统进行仿真 调试和性能测试 测试结果表明 该控制系统设计合理 稳定 安全 可靠性高 关键词 电磁炉 单片机 多功能 控制关键词 电磁炉 单片机 多功能 控制 9 前前 言言 当今 随着电子技术的高速发展 单片机的应用已经渗透到生产 和生活中的各个方面 有力的推动了社会的发展 单片机以其体积 小 集成度高 价格便宜 在数据处理 实时控制等方面无与伦比的 强大功能而受到广大科研工作者及生产厂家的亲睐 目前 市场热 销的电磁炉就是单片机控制系统的一个典型应用 其品牌繁多 功 能强大且多样 作为一个毕业设计的课题 对单片机控制系统的应 用做了一些初步的尝试和探讨 以往家用电器采用模拟电路和数字电路设计的整体电路的规模 较大 用到的器件多 造成故障率高 难调试 而且电路复杂 维 修和生产测试不太方便 而今 采用单片机系统完成设计使电路设 计简单可靠 工作可靠性很好 功能强大 实现控制智能化 为此 我们采用了单片机进行设计 相对来说功能强大 用较少的硬件和 适当的软件相互配合可以很容易的实现设计要求 且灵活性强 可 以通过软件编程来完成更多的附加功能 针对各种功能的控制 通 过软件编程就可以轻易而举的实现 本设计以 AT89C51 为核心 实现电磁炉的定时控制 温度自动 10 控制 功率自动控制 保护功能 数码管显示控制以及无锅检测报 警功能的控制 对单片机 AT89C51 在系统控制上的应用 从软硬件 两方面阐述了控制系统的设计方案做了简单的介绍 在软件设计上 采用模块化程序设计的思想 对电磁炉控制系统的各个功能模块进 行划分和设计 提高了控制系统的快速性和准确性 最后 对整个系统进行组装 调试和性能测试 实验结果表明 该控制系统设计合理 稳定 安全 可靠性高 第第 1 1 章章 系统总体方案系统总体方案 1 11 1 方案设计方案设计 以 AT89C51 系统为核心 利用单片机丰富的 I O 端口 及其控 制的灵活性 使其实现电磁炉数码管显示控制 多种安全保护功能 功率自动控制 温度自动控制 定时控制以及各种自动检测报警功 能的控制 此系统的硬件和软件都比较容易实现 且满足本题的精 度要求 性价比较高的 AT89C51 具有以下特点 其 8K 的 EPROM 可在 固化程序上是方便地多次擦写 独有的低功耗性能保证器件的长时 间工作 采用最小应用系统设计 电路可靠 稳定 方案结构图如 图 1 2 11 单 片 机 定时控制 温度自动控制 功率自动控制 检测报警控制 安全保护控制 数码管显示控制 电源电路 图 1 2 方案二结构图 采用以 AT89C51 为核心的单片机系统 可以实现数码显示 定 时控制 温度功率自动控制等功能 大大提高了智能化自动控制的 速度 显示采用 8 位一体数码管 既显示定时又显示温度 其中 数码管的前四位显示定时的时和分 后三位显示温度 定时采用单 片机内部定时和外部中断结合控制实现 温度和功率控制选用 ADC0808 和电位器联合控制实现 由此一来 系统利用单片机强大 功能对各个模块进行系统控制 减少分立元器件的使用 使其效率 高 体积小 重量轻 噪音小 省电节能 并且系统所测结果的精 度和性能都很高 该方案完全具有可行性 同时体现了技术的先进 性 经济上也有很大的优势 第第 2 2 章章 硬件设计硬件设计 2 12 1 芯片介绍芯片介绍 AT89C51 1 单片机是把那些作为控制应用所必需的基本内容都集 成在一个尺寸有限的集成电路芯片上 如果按功能划分 它由如下 功能部件组成 即微处理器 数据存储器 程序存储器 并行 I O 口 串行口 定时器 计数器 中断系统及特殊功能寄存器 它们都 12 是通过片内单一总线连接而成 其基本结构依旧是 CPU 加上外围芯 片的传统结构模式 但对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存 器的集中控制方式 2 22 2 定时控制模块定时控制模块 电路包括信号发生器 时间显示电路 按键电路以及指示电路 等几部分 按键功能说明 K1 用来设置定时时间的小时 设置小时每按一下 时钟加一 K2 设置定时的分钟 每按一下 分钟加一 K3 定时设定确认键 设置完后按一下 K3 确认并退出 显示会 自动从 00 00 开始计时 K4 定时设置 起始时间为 00 00 设置首先按一下 K4 然后 按其他键设置定时时间 时钟电路设计 原理图中的 C1 C2 电容起着系统时钟频率微调 和稳定的作用 因此 在本定时模块中 C1 C2 选择 30 pF 晶振频 率为 12MHz 13 2 32 3 温度自动控制模块温度自动控制模块 温度控制模块包括定温设置即电磁炉保温 调温和上 下限控 制 定温设置通过调节电位器 RV1 的 进行设置定 温的大小 按一下 即温度值加 1 按一下 即温度值下 降 1 本系统可以在温度限制范围内无限级选择要设置的温度大小 设定后 系统自动处于保温状态 调温时 同样可以通过调节 RV1 的两个键改变 RV1 电阻大小 经 A D0808 转换后输出温度 5 温度 变化为每级 2 3 度 温度上 下限控制 若温度高于上限或低于下 限则自动报警 同时超温警示灯亮 本次设计温度上限为 250 度 下限为 70 度 当温度达到 250 度 或低于 70 度时 峰鸣器会自动发出 B 的报警声 同时超温 红 灯亮 14 2 42 4 保护电路保护电路 在实际生活中 受多种因素的影响往往会出现市电过压 欠压 现象 因此 作为一种家用烹饪电器 其具有相应的保护功能 如 图所示 其中 RV2 LM324 的 1 2 3 脚和外围组件组成欠压保护电 路 7 9 其中 RV3 LM324 的 5 6 7 脚和外围组件组成过压保护电 路 电阻 R5 R8 为比较器提供基准电压 R4 R5 R6 R12 R14 R16 为分压电阻 VDl VD2 为耦合二极管 电源电压正常时 RV2 输出电压使 LM324 的 2 脚电位大于 3 脚 电位 其 1 脚输出低电平 单片机判断电源电压正常 当电源电压 低于 160V 时 RPl 输出电压使 LM324 的 2 脚电位小于 3 脚电位 其 1 脚输出高电平 经 VD1 R12 R16 分压送入单片机进行欠压判断 控制 电源电压正常时 RV3 输出电压使 LM324 的 5 脚电位大于 6 脚电位 其 7 脚输出低电平 单片机判断电源电压正常 当电源电 压高于 245V 时 RV3 输出电压使 LM324 的 5 脚电位小于 6 脚电位 其 7 脚输出高电平 经 VD2 R12 R16 分压送入单片机进行过压判 断控制 to 89C51的VCC 220 220 C20 1nF R4 10k R6 10k R14 10k R7 10k R8 10k R11 10k R3 10k R9 10k R15 10k R13 10k R10 10k R16 10k R5 10k VD1 1N4001 VD2 1N4001 R12 10k 3 2 1 411 U1 A LM324 5 6 7 411 U1 B LM324 52 RV3 10K 59 RV2 10K 电压来自电源 电路整流桥 保护电路图 15 2 52 5 报警模块报警模块 利用程序来控制单处机某个口线的 高 电平或 低 电平 则在该口线上就能产生一定频率的矩形波 接上喇叭就能发出一定 频率的声音 若再利用延时程序控制 高 低 电平的持续时 间 就能改变输出频率 从而改变音调 系统报警信号由单片机 P3 4 口接入扬声器 有报警信号输入时 扬声器发出 B 的声音 系统产生报警信号的情况 1 当 定时时间达到时 2 当温度上限或下限达到时 3 当系统检 测到无锅时 报警电路由一个扬声器驱动电路 8 和一个扬声器组成 第第 3 3 章章 PCBPCB 板设计与制作板设计与制作 3 13 1 PCBPCB 板设计板设计 在绘制电路板之前 首先要规划好 PCB 板板面 定义板框 定 义板框主要包括 定义电路板的层数 电路板的外形尺寸和形状等 本系统使用的是双面板 在顶层和底层都要进行布线 11 载入网络 表和元件封装 执行 Design Load Nets 命令打开载入网络表对话 框 在 Netlist File 选项中 输入所要载入的网络表文件名及路径 网络表没有错误后 按 Execute 载入网络表 载入网络表后 电路 板中会出现由元件封装和连接关系组成的一些凌乱的图形散布在四 周 设计 PCB 板时布局是十分重要的 合理的布局 不但能给布线 工作带来方便 而且也可以使系统更加稳定 可靠 对 PCB 板布局 16 首先要考虑 PCB 尺寸大小 再确定特殊元件的位置 最后 根据电 路的功能单元 对电路的全部元器件进行布局 在确定特殊元件的 位置时应遵守以下原则 1 易受干扰的元件不能相互挨得太近 输入和输出元件应尽 量远离 时钟晶振特别容易受到外界干扰 所以应该将时钟晶振靠 近 IC 时钟输入端 2 某些元器件或导线之间可能有较高的电位差 应加大它 们之间的距离 以免放电引出意外的短路 带高电压的元器件应尽 量布置在调试时手不易触及的地方 3 考虑散热问题 热敏元件应远离发热元件 4 按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置 使布局便 于信号流通 并使信号尽可能保持一致的方向 5 以每个功能电路的核心元件为中心 围绕它来进行布局 元器件应均匀 整齐 紧凑地排列在 PCB 板上 尽量减少和缩短各 元器件之间的引线和连接 6 在高频下工作的电路 要考虑元器件之间的分布参数 一般电路应尽可能使元器件平行排列 这样 不但美观 而且装焊 容易 易于批量生产 3 23 2 PCBPCB 板制作板制作 转印好的线路板必须经过检查 修板 直至确认无误后才可以 进行腐蚀 蚀刻具体步骤如下 首先 配置腐蚀液 用盐酸和双氧 水按 3 1 比例进行配置 可以用塑料盆或陶瓷盆盛腐蚀液 最好用 玻璃盘装盛腐蚀液进行腐蚀 以便随时观察腐蚀情况 把要腐蚀的 线路板浸没在溶液之中 来回晃动线路板以加快腐蚀速度 腐蚀操 17 作时要特别注意掌握蚀刻时间 时间太长 腐蚀过久会把线路板的 线条弄细甚至全部腐掉 造成废品 这点在蚀刻的线条较细时尤为 重要 但是 如果蚀刻时间太短 则有些应该烂掉的铜箔还没有完 全蚀刻掉也会影响线路板的质量 增加修板的工作量 一般来说 新配置的腐蚀液的蚀刻时间约 5 分钟左右 较陈旧的溶液须延长 但若腐蚀时间超过 2 小时 则必需更换新液 第二 腐蚀完毕后用 清水冲洗 之后再用松香的酒精溶液清洗 彻底把腐蚀液去掉 增 加板子的可焊性 为了提高焊接的质量和速度 避免虚焊等缺点 应该在装配以 前对焊接表面进行可焊性处理 镀锡 其中镀锡有以下工艺要求 1 待镀表面应该清洁 2 温度要足够高 被焊金属表面的温度 应该接近焊锡熔化 时的温度 才能与焊锡形成良好的结合层 在这里我们用烙铁接近 元器件引脚对其进行回热 3 要使用有效的助焊剂 在焊接电子产品时 广泛使用酒精 松香水作为助焊剂 结束语结束语 这次设计采用单片机开发设计使用的传统方法 经历了从系统 问题的提出 系统可行性分析 总体的功能模块设计 程序设计 18 最后到程序的实现仿真 达到设计要求 设计过程中 首先在方案 选择与论证时 我查找了许多相关资料 通过比较 最终确定选用 单片机作控制核心 鉴于 AT89C51 的功能强大且我对该芯片比较熟 悉 所以选用 AT89C51 作为本设计的主芯片 然后 对各功能模块