自测：画出信号链 · 电子系统基础

这一节用一个真实产品，检验你能不能画出完整的系统图。

任务：给「自动感应垃圾桶」画系统图

产品行为：手在感应区一挥，桶盖自动打开，5 秒后自动关闭。用 4 节 5 号电池供电。

第一步：填四个环节

感知：____________
处理：____________
执行：____________
电源：____________
反馈：____________（想想有没有）

第二步：画信号链

（在纸上画，从左到右，每个方块写「做什么」）

____ → ____ → ____ → ____

第三步：画电源分配

电池 ___V ──→ ______ ──→ ______
           └──→ ______ ──→ ______

第四步：回答五个设计问题

① 电机把盖子推开后，怎么知道「已经开到位了」？
   ________________________________

② 电池电压会从 6V 掉到 4V，对哪个环节影响最大？
   ________________________________

③ 这个产品必须用电池撑很久，最该注意什么？
   ________________________________

④ 如果有人一直站在感应区前，会发生什么？怎么处理？
   ________________________________

⑤ 这是开环还是闭环系统？
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参考答案

四个环节：

感知：红外传感器（发射红外 + 接收反射，判断前方有无物体）
处理：单片机判断信号是否超阈值，并计时 5 秒
执行：小电机（或舵机）驱动桶盖开合
电源：4 节电池共 6V → 稳压给单片机 3.3V，电机可直接用 6V
反馈：限位开关（检测盖子是否到位）——很多低价产品省掉了它

五个问题：

① 两种做法：加限位开关（碰到就停，可靠）；或定时（转 0.8 秒就停，便宜但不可靠——如果盖子被卡住，电机会一直堵转发热）。

② 影响最大的是电机。单片机有稳压保护，电压掉了也能工作；但电机是直接接电池的，电压从 6V 掉到 4V，力矩明显下降，可能推不动盖子。

③ 待机功耗。红外传感器如果一直全功率发射，几天就把电池耗光。实际做法是间歇工作：每 100ms 只发射 1ms，其余时间休眠——功耗降到百分之一。

④ 盖子会一直开着不关（因为一直检测到物体）。处理方式：设一个最长开启时间（如 30 秒），超时强制关闭；或者要求「物体离开后才开始计时」。

⑤ 取决于有没有限位开关：有 → 闭环（知道盖子实际位置）；只靠定时 → 开环。这正是廉价款和好用款的差别所在。

自评

情况	说明
四环节能填全 + 五题答对 4 题	系统眼光已建立
环节能填但答不出设计问题	会分类不会分析，多拆解几个产品
漏了电源或反馈	最典型的新手问题，回看第 2、3 节

本章小结

任何电子系统都是「感知 → 处理 → 执行 + 电源 + 反馈」。
电源不是背景：要看电压、电流、干净度三样。
动起来的东西启动电流很大，是「一动就重启」的元凶。
反馈是自动和定时的分水岭；死区是用精度换稳定。
画图时写功能不写型号，电源单独画。

练习：用同样的五步，给「电动牙刷」或「无线鼠标」画一份完整系统图。