【精品课件】鱼缸温度控制系统
鱼缸温度控制器ppt

CC4098引脚图
加热器与开关串联
五、AD/DC电源变换电路
电源变换电路
如图,电路工作原理为 右侧输入220V/50Hz的家用 电,经过C3作用而降压,VD 作为整流二极管使用起到整 流的作用,再经过DW的稳压, C4滤波,则在C4两端得到直 流电压Vo,其值大约为12V, 刚好用作直流电路供电。这 样就完成了使用家用电来为 直流电路供电的转换。另外, 采用家用电供电还方便了加 热器的供电,因为鱼缸专用 的加温器或加热器都采用市 电作为电源。
555时基集成耐压 4.5~16V Xc3=1/(2 πf C)
Ic3 = U / Xc
R1为510KΩ Rp为0-3.3MΩ C1为1000μ Td = 1.1(R1 Make Presentation much more fun
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温 度 控 制 器 电 路 组 成
利用555时基集成电路来实现,该系统的工 作原理框图如图所示,主要由4部分组成:传感 器电路部分、AD/DC电源变换、555时基集成电 路和加热电路。通过传感器设定水温的控制范围 为20至24度,当温度在此之间时电路都会周而 复始的工作,从而达到可靠控制鱼缸中水温的目 的。
电接点可调试水银温度计
二、555时基集成电路
管脚的作用: 脚①是公共地端为负极; 脚②为低触发端TR; 脚③是输出端V,电流可达2000mA; 脚④是强制复位端MR; 脚⑤是控制端VC, 脚⑥为高触发端TH,也称阈值端; 脚⑦是放电端DIS; 脚⑧是电源正极VC。 主要参数: 电源电压4.5~16V。 输出驱动电流为200毫安。 作定时器使用时,定时精度为1%。作 振荡使用时,输出的脉冲的最高频率可达 500千赫。 使用时,驱动电流若大于上述电流时, 在脚输出端加装扩展电流的电路,如加一三 极管放大。
基于单片机的智能鱼缸温控系统设计

基于单片机的智能鱼缸温控系统设计摘要本文针对传统鱼缸温控系统的不足,提出了一种基于单片机的智能鱼缸温控系统设计方案,该系统具有自动控制、实时监测、定时提醒等特点,可实时保持鱼缸水温在合适的范围内,保障鱼类健康成长。
本文首先对传统温控系统的缺陷进行介绍,然后详细阐述了智能鱼缸温控系统的硬件设计和软件设计,最后进行系统实验验证。
关键词:智能鱼缸,温控系统,单片机,健康成长,实时监测AbstractThis paper proposes a design scheme of intelligent fish tank temperature control system based on single chip microcomputer to solve the shortcomings of traditional fish tank temperature control system. The system has the characteristics of automatic control, real-time monitoring, timing reminder, etc. It can keep the water temperature offish tank in the appropriate range in real time, and ensurethe healthy growth of fish. Firstly, the deficiencies of traditional temperature control system are introduced. Then, the hardware design and software design of intelligent fish tank temperature control system are elaborated in detail. Finally, the system experiment is verified.Keywords: intelligent fish tank, temperature control system, single chip microcomputer, healthy growth, real-time monitoring1. 引言鱼类是人们生活中非常重要的食品来源,鱼缸的养殖已经成为一项风靡全球的爱好。
鱼缸温度控制系统

目录
CONTENTS
• 系统概述 • 硬件组件 • 软件组件 • 系统设置与调试 • 系统的使用与维护 • 未来发展与改进方向
01 系统概述
系统定义与功能
定义
鱼缸温度控制系统是一种用于自动调 节鱼缸水温和保持水温恒定的装置。
功能
该系统能够实时监测鱼缸水温,并根 据设定的温度范围自动调节加热或制 冷设备,以保持水温稳定。
02 硬件组件
温度传感器
温度传感器是鱼缸温度控制系统的核 心组件之一,用于监测鱼缸内的温度。
温度传感器的精度和稳定性对整个温 度控制系统的性能有很大影响,因此 选择高精度、高稳定性的温度传感器 是必要的。
常见的温度传感器有热敏电阻和热电 偶等类型,它们能够将温度转换为电 信号,以便控制器进行处理。
数据传输
通过有线或无线方式将温度数据传输至控制器。
3
定时采集
设置定时采集时间间隔,确保数据的实时性和准 确性。
温度数据处理
数据滤波
采用滤波算法对采集到的温度数据进行处理,去除噪 声和异常值。
温度范围判断
根据设定的温度范围,判断鱼缸内的温度是否正常。
数据存储
将处理后的温度数据存储在控制器或上位机中,便于 后续分析。
温度控制策略
控制算法
采用PID控制算法或其他适合的温度控制算法, 实现快速、准确的温度控制。
加热/制冷设备
根据控制策略,自动调节加热棒或制冷机的工 作状态。
报警机制
当温度异常时,触发报警机制,通知用户及时处理。
人机界面设计
界面布局
设计简洁、直观的用户界面,方便用户查看 和操作。
数据展示
实时显示鱼缸内的温度数据和设备状态。
09测控-鱼缸温度控制系统

2011华东交通大学第八届电子设计大赛设计报告项目名称:鱼缸温度控制系统小组成员:刘圣阳乔卉卉所在系(院)、年级:09测控填表时间:2011年6月2日摘要:本系统的硬件系统主要由ATMEL公司的AT89S52单片机为核心,配合DALLAS公司的DS-18B20数字温度传感器以足够频率进行温度采集,对比标准温度,通过软件设计PID算法快速得出最优的控制方案,系统通过AT89S52标准I/O口控制脉宽制L298电机驱动模块和TWH8751电子开关,采用PWM控制技术对水泵和加热器进行无级调速。
系统在对温度进行控制的整个执行过程中的温度动态,加热速度及水泵供水速度等都通过LCD1602直观显示。
系统具有一定的容错能力,能够及时对错误进行警告,并强制停止加热系和水循环系。
温度采样周期低于50ms。
PWM频率高于1KHZ。
关键词:AT89S52,PID算法,PWM脉宽调制,加热系,供水系。
Tract: The hardware of the system mainly use the AT89S52 microcontroller of the ATMEL company as the core, with the company's DS-18B20 DALLAS digital temperature sensor with sufficient frequency temperature acquisition, compared to standard temperature, through the software optimal PID control algorithm we can get the best Program fast, the system through the AT89S52 standard I / O port control PWM motor drive system module and TWH8751 L298 electronic switch, the use of PWM control techniques for variable speed pump and heater. The LCD1602 can show the activity temperature, heat pump water speed, and visual display of speed and so on, in the whole process that the system controlling the temperature. System has certain fault tolerance, the timely warning of errors, and forced to stop the heating system and water supply system. Sampling period the temperature is lower than 50ms. PWM frequency is higher than 1KHZ.目录一、总体设计方案选择 .................................................................................................................... - 1 -二、各模块方案论证及设计............................................................................................................. - 2 -1、温度采集模块 (2)2、程序算法模块 (2)3、驱动模块及执行控制模块 (3)三、硬件概述..................................................................................................................................... - 3 -1、AT89S52单片机 (3)2、DS-18B20数字温度传感器 (3)3、L298电机驱动芯片 (3)4、TWH8751功率开关 (3)四、电路与程序设计......................................................................................................................... - 4 -1、电路设计 (4)(1)供电模块 .......................................................................................................................... - 4 -(2)单片机最小系统模块 ...................................................................................................... - 4 -(3)单片机系统外围模块 ...................................................................................................... - 4 -2、部分核心程序 (5)(1)温度转换 .......................................................................................................................... - 5 -(2)PID算法部分 ................................................................................................................... - 5 -(3)PWM输出部分 ....................................................................................................................... - 6 -一、总体设计方案选择方案一、AT89S52单片机为控制系统,利用热敏电阻与AD转换器结合采集温度信号,由单片机推算出偏差,通过查表法得出控制方案。
水族箱温度控制系统硬件设计

摘要摘要现在越来越多的家庭和公共场所都摆上了各种水族箱。
但作为大部分小型的家庭水族箱设备,都需要人为的手工操作,这给饲主带来了很大的不便。
人们有时会因繁忙的工作,忽视了对观赏鱼的照顾。
本文通过对目前大多数水族箱控制设备应用现状的分析和研究,提出了一种多功能的观赏鱼缸智能控制系统的设计方案。
该控制系统基于89系列单片机的家庭水族箱控制系统。
整套系统以STC89C51单片机为核心芯片,结合传感器技术、继电器原理、C语言编程等技术,集多种控制功能于一体,包括恒温、自动换水、自动喂食、自动水循环等,并可根据需要增加控制参数,通过选择不同元器件控制成本。
本文从功能设计、元器件选择、硬件电路设计和软件设计等几个方面对该控制系统进行阐述。
通过调试期间的运行,表明该控制系统运行稳定可靠、操作简单方便、具有多种节电工作模式。
同时该系统设计灵活、结构简单、成本低廉,易于规模化生产,可广泛用于家庭和宾馆等安装观赏鱼缸的场所。
关键词自动控制;单片机;水族箱;传感器技术AbstractNow, more and more families and public places are put on all kinds of aquarium. As most of the small home aquarium equipment need artificial manual, which brought great inconvenience to the owners. It is sometimes due to busy work, ignoring the care of ornamental fishThis article through to the present most aquarium control device application present situation analysis and research, put forward a kind of multifunctional ornamental fish design scheme of intelligent control system. The control system based on the 89 Series MCU family aquarium control system. The entire system to the STC89C51single-chip microcomputer as the core chip, combined with the sensor technology, relay principle, C language programming technology, sets a variety of control functions, including temperature, automatic water, automatic feeding, automatic water circulation and so on, and may need to increase the control parameters, through the selection of different components of cost control. This article from the function design, components selection, hardware circuit design and software design aspects of the control system are described.Through long time operation test, it shows that the control system is stable and reliable, the operation is simple and convenient, has a variety of energy-saving operation mode. At the same time the system flexible design, simple structure, low cost, easy mass production, can be widely used in families and hotels and other places of installation of ornamental fish.Keywords: automatic control Series MCU aquarium sensor technology目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1选题背景 (1)1.2国内外研究现状及发展趋势 (1)1.3主要研究内容 (2)1.4课题研究的步骤 (3)2 系统的总体设计 (4)2.1概述 (4)2.2系统的设计要求 (4)2.3 系统总体方案功能 (5)2.3.1 系统的功能组成与控制参数 (5)2.3.2 系统的硬件结构框图 (5)2.4 本章小结 (6)3 系统的硬件设计 (8)3.1硬件总体结构 (8)3.2主要元器件的选取 (9)3.2.1 单片机的选取 (9)3.2.2 3-8译码器和LED数码管动态显示的选取 (11)3.3 各模块硬件设计 (13)3.3.1 时钟电路设计 (13)3.3.2 键盘控制与显示模块设计 (14)3.3.3 温度控制模块 (15)3.3.4 其他模块设计 (16)4 系统的软件设计 (22)4.1 主程序工作流程 (22)4.1.1 主程序工作流程图 (22)4.2 时间和温度读取模块 (23)4.2.1 读取DS1302的时钟 (23)4.2.2 读取DS18B20的温度 (24)4.4 E2PROM模块 (25)4.5 本章小结 (26)5 总体设计的展望 (27)5.1 创新点与应用范围 (27)5.1.1 设计总结 (27)5.1.2 创新点 (27)5.1.2 应用范围 (28)5.2 展望 (28)5.3 本章小结 (28)结论 (29)致谢 (30)参考文献 (31)附录1 (32)1 绪论1.1选题背景随着我国经济的发展和人民生活水平的大幅度提高,人们的消费观念变化很大,消费档次与水平都在提高,人们的生活品味越来越高,环境的个性化、环保化也越来越受到人们的重视,与之相关的休闲、居家装饰等行业相应的日显蓬勃发展趋势。
基于单片机的智能鱼缸温控系统设计

基于单片机的智能鱼缸温控系统设计智能鱼缸温控系统是一种基于单片机技术的创新设计,旨在为鱼缸提供稳定的温度环境,以促进鱼类的生长和健康。
本文将详细介绍智能鱼缸温控系统的设计原理、硬件组成和软件实现,并对其在实际应用中的效果进行评估和分析。
一、引言随着人们对休闲娱乐生活的需求不断增加,养殖观赏鱼成为了一种越来越流行的养殖方式。
然而,不同种类的观赏鱼对水温要求不同,过高或过低的水温都会对其健康产生负面影响。
因此,设计一个能够自动调节水温的智能鱼缸温控系统势在必行。
二、设计原理智能鱼缸温控系统主要由传感器、单片机、执行器以及人机交互界面组成。
传感器用于实时监测水温,并将监测结果传输给单片机进行处理;单片机根据预设设定值与实际监测值之间的差异来判断是否需要调节水温;执行器负责控制加热器或制冷器的开关状态,以实现水温的调节;人机交互界面则提供了对系统参数进行设置和监测的功能。
三、硬件组成智能鱼缸温控系统的硬件组成主要包括传感器、单片机、执行器和人机交互界面。
传感器:系统采用高精度的水温传感器,能够准确测量鱼缸内水温,并将测量结果以数字信号的形式传输给单片机。
单片机:系统采用高性能的单片机作为控制核心,具有强大的处理能力和丰富的外设接口。
通过与传感器和执行器进行连接,实现对水温进行监测和调节。
执行器:系统根据单片机处理结果控制加热器或制冷器。
加热器通过加热元件将电能转化为热能,提高鱼缸内水温;制冷器则通过压缩循环原理将热量从鱼缸中排出,降低水温。
人机交互界面:为了方便用户对系统参数进行设置和监测,智能鱼缸温控系统还配备了一个直观友好的人机交互界面。
用户可以通过触摸屏或按钮等方式与系统进行交互,实现对温度设定值、工作模式等参数进行调整。
四、软件实现智能鱼缸温控系统的软件实现主要包括传感器数据采集、数据处理与控制策略、执行器控制以及人机交互界面。
传感器数据采集:单片机通过与传感器进行通信,实时获取鱼缸内的水温数据。
温度控制系统PPT课件

2019/12/30
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9Байду номын сангаас
温度显示模块
显示模块选择用数码管,数码管是由若干发光二极管组成的会发 光的半导体组件。数码管也有很多种类型。根据组成段数的不同有七段数 码管和八段数码管。七段数码管与八段数码管的不同之处在于,八段数码 管更加精确,比七段数码管多一位有效数字。根据发光二极管连接方式的 不同有共阳极数码管和共阴极数码管之分。发光二极管的阳极相连的就是 共阳极数码管,阴极相连的就是共阴极数码管。共阳极数码管的特点是二 极管的阴极是低电平就会亮起,是高电平时就熄灭。而共阴极数码管恰恰 相反,当二极管的阳极为高电平时就会亮起,是低电平时就会熄灭。
实物调试
实物的制作基本完成,能够实现所要求的基于PID算法的加热、制热。运用在实际中可进行水温 监测控制与加热等。
调试结果如下所示。当传感器测得温度低于设定温度时,启动加热,加热电阻升温,相应的指 示灯亮,同时相应的继电器吸合,继电器可以驱动负载(风扇、制冷片、加热管等)。当温度高 于报警值时,声光报警。
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温度控制模块
本系统选用的温度控制器为继电器,电路图如图2-8所示,继电器 (英文名称:relay)是一种电控制器件,它的工作方式为:在电力输出电 路中,如果激励量(输入量)的改变满足设置条件,被控量会产生期望的 阶跃变化。在输入回路(控制系统)和输出回路(被控制系统)之间,它 具有一定的互动关系。在自动化的工作电路中,它受到了广泛应用。
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温度采集模块
本系统的主要作用是对温度进行测量,选择用温度传感器,温度传感 器主要是把温度以电的形式表达出来,进而得出准确温度。这是整个测量 系统最重要的部分。将单片机与传感器结合是现在经常使用的手段。温度 传感器DS18B20可以直接对温度进行测量,并通过转化将温度呈现出来, 可以达到所需目的。
水族箱温度控制系统

水族箱温度控制系统水族箱温度控制系统(一)系统的概述本系统以AT89C51单片机为控制核心的测控仪,主要是为了对水族箱内的温度控制而设计的。
该测控仪具有检测精度高、使用简单、成本较低和工作稳定可靠等特点,所以具有一定的应用前景。
(二)系统的要求本系统通过单片机AT89C51控制,用18B20数字温度计采集温度。
通过LCD 显示屏显示当前温度,当温度高于20℃,马达将带动风扇的转动,实现自动控制水族箱里的温度.并且随着温度每升高2℃,马达的转动速率提高一倍。
当检测到的温度高于25℃时,发出报警信号。
本设计将实现水族箱温度的自动化控制。
用protues软件绘制电路原理图,再根据电路原理图捍接电路板。
捍接的电路板实现温度的自动化控制。
(三)系统的主要模块1.本系统的主要组成部分本系统为一个全自动温度检测与控制系统,由以下几个部分组成:AT89C51单片机,温度检测,显示电路,马达,及报警装置等组成。
组成图如图1-1。
温度检测装置AT89C51显示设备马达控制报警装置图 1-1 温度自动控制主要组成部分由图1-1所示,本系统的核心部分是AT89C51,此芯片是该电路的枢纽。
由它先控制着温度的检测,用检测到的温度实现马达的自动控制,以及显示。
若检测到的温度高于设定的值,则发出报警信号。
2. 各部分的功能(1)AT89C51单片机:它是系统的中央处理器,担负着系统的控制和运算。
(2)温度检测装置:18B20数字温度计对水族箱内温度进行采集,将温度转换成数字。
(3)显示设备:主要是用于显示检测到的水族箱温度。
(4)马达:主要用于带动风扇的转动。
(5)报警装置:产生报警信号。
二、系统的硬件组成电路设计系统的硬件组成部分包括:主控制器AT89C51单片机、温度传感器DS18B20、显示电路LED、马达、报警装置等构成。
AT89C51连接各模块的主控制端口,初步选定将要运用到的电子元器件,再用Protues绘制原理图,再根据原理图捍接电路板。
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• 组成
– 干簧管 – 线圈
干簧继电器
干簧管
• 用两片既导磁又导电的材料做成簧片,平 行地封入装有惰性其他的玻璃管中组成开 关元件。两簧片的端部重叠并留有一定间 隙以构成触点
干簧管工作原理
干簧管工作原理
• 当永久磁铁靠近干簧管或由绕在干簧管上 的线圈通电后形成磁场使簧片磁化,簧片 的触点部分就感应出极性相反的磁极,异 名的磁极相互吸引。
• 利用 G1、/(G2A)和/(G2B)可级联扩展成 24 线译码器;若外接一个反相器还可级联扩 展成 32 线译码器
• 作业:
– 写一个跑马灯程序,练习LED灯的控制 (D15~D22)以及(D24~D26)
系统结构框图设计
数码管显示
CH452
LED指示
MCU
加热电路
鱼缸
温度传感器 DS18B20
138内部结构图
138真值表
138每个通道的使用
•
外设的系统总线挂载
作业
• 根据74LS138结构框图,写出Y0~Y7逻辑 表达式
• 试用两片3线-8线译码器74LS138组成4线16线译码器,将输入的4位二进制代码译成 16个独立的低电平信号。
74LS138的其他应用
• 若将选通端中的一个作为数据输入端时, 74LS138还可作数据分配器(原理图设计)
开关模型
• 单刀单掷SPST • 双刀单掷DPST
单刀双掷SPDT 双刀双掷DPDT
继电器的分类
• 按照工作原理或结构特征分类
– 电磁继电器 – 固态继电器 – 温度继电器 – 舌簧继电器 – 时间继电器
电磁继电器
• 电磁继电器原型
电磁继电器的主要参数
• 工作电压(电流) • 吸合电压(电流) • 释放电压(电流) • 动作时间 • 返回时间 • 触点的开闭能力 • 灵敏度 • 寿命
• 当吸引的磁力大于簧片的弹力时,两触点 接触,此时接通簧片两端的电路,当吸引 的磁力小于簧片的弹力时,则两簧片分开, 簧片两端的电路断开
固态继电器
• 固态继电器(SSR,Solid State Relay), 是无可动接点部分的继电器,在动作上与 有接点继电器相同,但是该继电器使用半 导体闸流管、晶闸管开关元件、二极管、 晶体管等开关元件。另外也使用名为光耦 合器的光半导体,使其输入输出绝缘。光 电耦合器的特点是用光的信号在绝缘空间 中进行传输,所以绝缘性更好,传动速度 也更快。
程序流程分析
• 程序流程图
开始 初始化
• 外部总线系统 • 外部总线扩展 • 外部总线的扩展方法
外部总线系统
外部总线扩展
• P0口扩展为地址/数据复用口 • P2口高位地址 • 也就是说16位地址总线AB15~AB0由P2口
和P0口锁存器构成 • 8位数据总线DB7~DB0由P0口构成 • 控制总线CB由输出控制线(RD#, WR#,
ULN2003D
• 达林顿管 • 作用:提高驱动能力,主要是为了驱动
MOTOR电路 • 后面的实验中具体介绍
• MCU总线电路
• 74LS138译码电路
74LS138
• 74LS138 :3 -8 线译码器
74LS138工作原理
• 当一个选通端(G1)为高电平,另两个选 通端(/(G2A)和/(G2B))为低电平时,可将 地址端(A、B、C)的二进制编码在一个 对应的输出端以低电平译出。
• 方案选择
– “热得快”
热得快的原理
• 结构组成
– 电热丝 – 金属管 – 绝缘材料(氧化镁粉) – 加热电路
• 核心
– 电热丝
加热电路的设计
• 核心部件
– 电热丝(热得快)
• 控制开关
控制开关
• 机械开关
– 机械操作完成开关控制
• 继电器
机械开关分类
• 旋转式波段开关 • 直键式波段开关 • 拨动式波段开关 • 拨码开关 • 按键开关 • 微动开关
• 举例(图)
继电器
• 继电器(Relay)定义:当输入量(激励量) 的变化达到规定要求时,在电气输出电路 中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电 器
• 继电器原理:通过改变输入到线圈上的电 压,来改变电磁场,进而控制电路的开和 关(电磁式)
继电器的特性
Y Ya
Xb
Xa
X
• Xa——动作值 • Xb——释放值 • Ya——负载
SSR的构成
固态继电器的特点
• 可以应对高速、高频开关 • 没有接触不良 • 发生干扰小 • 无动作音 • 接点无损耗
继电器开关的优点
• 继电器开关优点:
– 小电流控制大电流 – 低电压控制高电压 – 开合时间短 – 寿命长 – 输入输出隔离,抗干扰
继电器
开发板原理图设计
• 继电器电路
外部总线扩展
实验需求与设计分析
• 硬件分析
– 温度传感器 – 数码管 – LED灯 – 加热电路
• 系统设计分析
系统结构框图设计
数码管显示
CH452
LED指示
MCU
加热电路
鱼缸
温度传感器 DS18B20
加热方案的设计
• 常见的加热方案设计
– 化石燃料、生物燃料
• 固体酒精 • 煤气
– 电能加热
• 空调 • 热得快 • 电磁炉
PSEN#, ALE)以及输入控制线(EA#, INT0#, INT1#, RST, T0和T1)构成
外部总线扩展方法
• 线选法 • 译码法
开发板系统总线扩展
继电器和LED灯控制电路
SN74LS377
• 8位D触发器 • 当允许控制端G#为低电平时,时钟端(CP)
脉冲上升沿作用下,输出端Q与数据端D相 一致。当CP为高电平或者低电平时,D对Q 没影响。
鱼缸温度控制系统
实验目的
• 掌握继电器的原理、使用方法 • 通过继电器的开关来控制对鱼缸水的加温
实验要求
• 使用温度传感器进行温度的采集 • 使用数码管显示采集到的温度 • 设定温度的范围,如果超出范围(温度范
围使用整数表示,两位),则对鱼缸的水 进行加热 • 使用LED等指示工作状态:加热和停止
继电器触点
• 继电器模型
– 静触点(一个或多个) – 动触点(公共端)
A
C
B
• 触点的基本形式:
– 动合型(H型)线圈不通电时两触点是断开的 ,通电后,两个触点就闭合。以合字的拼音字 头“H”表示
– 动断型(D型)线圈不通电时两触点是闭合的 ,通电后两个触点就断开。用断字的拼音字头 “D”表示
– 转换型(Z型)这是触点组型。这种触点组共 有三个触点,即中间是动触点