【導(dǎo)讀】fewyears.andOSC2,

　　

【正文】 動(dòng)的帶動(dòng)下，今后幾年我國(guó)電熱水器市場(chǎng)將呈現(xiàn)強(qiáng)勁增長(zhǎng)勢(shì)頭。 2. 設(shè)計(jì)目標(biāo) 目前市場(chǎng)上的電熱水器有兩種，連續(xù)水流式和貯水式。由于考慮到熱水器的潮濕的工作環(huán)境對(duì)單片機(jī)的特殊要求，我們采用了摩托羅拉新推出 MC68HC08系列的單片機(jī)作為控制中心。它具有 抗干擾能力強(qiáng) ,工作可靠穩(wěn)定，自帶 flash閃存等特點(diǎn)，完全滿足高性能的電熱水器的控制要求。同時(shí)考慮到家電業(yè)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，節(jié)約生產(chǎn)成本，我們用盡量簡(jiǎn)單的器件實(shí)現(xiàn)這些功能，并充分利用內(nèi)外圍功能，以提高產(chǎn)品的性價(jià)比，稍加改進(jìn)，便能以較低成本應(yīng)用于實(shí)際批量生產(chǎn)中。 3. LZCCI硬件設(shè)計(jì) 技術(shù)指標(biāo)及特點(diǎn)： 控制器的最主要目的是對(duì)水溫進(jìn)行控制，除此之外還實(shí)現(xiàn)下述功能： 實(shí)時(shí)顯示水溫，范圍為 0~99℃ 可在 20~80℃范圍任意設(shè)定水溫 具有預(yù)約功能， 24h任意設(shè)定開(kāi)機(jī)時(shí)間 具有 LED數(shù)碼顯示實(shí)時(shí)溫度，進(jìn)行設(shè)定操作時(shí)閃爍顯示設(shè)定水溫、時(shí)間，并有預(yù)約、保溫 /加熱指示 可隨時(shí)察看和校正系統(tǒng)時(shí)鐘 配有遙控器，控制更加簡(jiǎn)單方便 超溫?cái)嚯姳Ｗo(hù)并報(bào)警功能 出現(xiàn)流故障時(shí)，迅速切斷電源并提示報(bào)警功能 系統(tǒng)斷電能保護(hù)設(shè)定數(shù)據(jù) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)分兩個(gè)主要部分：熱水器主控制器與遙控器，采用兩片 68hc908gr8分別實(shí)現(xiàn)。 電源與時(shí)鐘電路。 電源電路由變壓橋、整流橋、濾波電阻、壓敏電阻和集成穩(wěn)壓電路 MC7812T及 MC7805T組成，可為控制器提供 +5V和 +12V電源 。 OSC1， OSC2外接 8kHz晶體振蕩器。 鍵盤。 控制器的功能及參數(shù)設(shè)定都是通過(guò)按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)，本系統(tǒng)主控制器兩個(gè)按鍵完成直接加熱及查詢水位的功能，采用鍵盤中斷模式， PTA2， PTA3作為按鍵的輸入口。遙控器鍵盤采用矩陣式，當(dāng)有按鍵按下是引發(fā)鍵盤中斷，通過(guò)逐行掃描判斷所按鍵號(hào)，送寄存器保存并發(fā)送，主程序接收到鍵號(hào)后在鍵盤處理程序中進(jìn)行處理。機(jī)械式開(kāi)關(guān)在斷開(kāi)和閉合瞬間有抖動(dòng)過(guò)程，程序設(shè)計(jì)中采用軟件延時(shí)消抖。 顯示電路 考慮到使用環(huán)境空氣濕度較大，故主控制器顯示采用 LED數(shù)碼 管進(jìn)行顯示。采用 SPI主方式擴(kuò)展兩片 74LS164，作為七段顯示器靜態(tài)顯示的段數(shù)據(jù)輸出口。在無(wú)按鍵狀態(tài)下，主控制器顯示當(dāng)前水溫，遙控器顯示當(dāng)前時(shí)間；當(dāng)進(jìn)行設(shè)定或查詢時(shí)，遙控器 lcd及主控制器 led均閃爍顯示設(shè)定或查詢信息，按鍵放開(kāi)一定時(shí)間后自動(dòng)返回一般狀態(tài)。 實(shí)時(shí)水溫及水位檢測(cè)電路。 熱敏電阻將溫度信息轉(zhuǎn)換為電壓信息，經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換模塊中 PTB0輸入 CPU， 查表后得到實(shí)時(shí)水溫。水位檢測(cè)為三個(gè)并聯(lián)的不同阻值的電阻，電路的電極電流較小 (幾個(gè)微安 )，電腐蝕小，適用水電阻變化范圍大 (10 K一 100K歐 )。某電阻所在水位未到達(dá)，電阻截止；水位到達(dá)，電阻導(dǎo)通，組成并聯(lián)電路。將不同阻值所分得的電壓經(jīng) PTB1轉(zhuǎn)換后，可判斷出水位信息（高、中、低、干燒）。 熱水器工作環(huán)境潮濕，為了保證使用者安全，控制器應(yīng)具備漏電檢測(cè)功能。在正常情況下，流過(guò)磁環(huán)的電流大小相等，方向相反，磁環(huán)檢測(cè)線圈無(wú)感應(yīng)電流信號(hào)，漏電檢測(cè)集成電路輸出低電平。當(dāng)出現(xiàn)漏電電流時(shí)，由于流過(guò)磁環(huán)的電流不平衡，于是磁環(huán)檢測(cè)線圈感應(yīng)出漏電信號(hào)，經(jīng)集成電路 M54123L 放大輸出高電平，經(jīng)三極管倒相后輸出至 CPU。 CPU接收到漏 電信號(hào)，則停止加熱保溫及鍵盤操作，結(jié)束工程程序并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，電源指示燈閃爍警示，蜂鳴器連續(xù)嗚響。 正常情況下， CPU 每隔 10ms就發(fā)出一個(gè)漏電保護(hù)可靠性自檢脈沖，代替普通漏電開(kāi)關(guān)的試驗(yàn)按鈕，控制晶體管導(dǎo)通，于是磁環(huán)流過(guò)一個(gè)大于 10mA 的電流，該電流作為模擬漏電信號(hào)被磁環(huán)檢測(cè)，經(jīng) M54123L放大及三極管倒相后，輸出至 CPU。 CPU自動(dòng)判斷是否為自檢信號(hào)以及自檢是否合格，有信號(hào)則自檢合格，繼續(xù)執(zhí)行程序；無(wú)信號(hào)則自檢不合格，自動(dòng)停止加熱保溫及鍵盤操作，結(jié)束工作程序并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，電源指示燈閃爍警示，蜂鳴器 連續(xù)嗚響，從而確保電熱水器的安全使用。在漏電保護(hù)及自檢不合格情況下，只有關(guān)閉電源及排除故障后，重新接通電源才能工作。 加熱及繼電器失控保護(hù)電路： 電熱水器正常工作狀態(tài)下，二繼電器觸點(diǎn)對(duì)加熱管的電源能執(zhí)行雙極斷開(kāi)，可有效地保證當(dāng)停止加熱時(shí)，加熱系統(tǒng)可完全與外電隔離 .兩只繼電器同時(shí)出現(xiàn)故障的幾率是極低的，但在熱水器正常壽命期間，單只繼電器出現(xiàn)此故障卻是極有可能的，而且，此時(shí)如不及時(shí)處理解決，另一繼電器很有可能不久后也跟著產(chǎn)生此類故障而導(dǎo)致真正的危險(xiǎn)。因此，解決問(wèn)題的關(guān)鍵是必須在有一繼電器出現(xiàn)此故障后 ，系統(tǒng)可以及時(shí)檢測(cè)到，并依靠另一暫時(shí)尚可以正常工作的繼電器執(zhí)行系統(tǒng)的安全保護(hù)措施，可以有效地檢測(cè)到兩個(gè)繼電器中任一個(gè)或同時(shí)兩個(gè)觸點(diǎn)出現(xiàn)粘死、斷開(kāi)故障時(shí)的情況。 遙控器 遙控部分采用簡(jiǎn)單控制電路，又不會(huì)減少功能，將有些硬件電路用軟件實(shí)現(xiàn)，并且充分考慮到了抗干擾問(wèn)題。整個(gè)遙控器由于電池供電需要節(jié)省能量，采用低功耗模式，系統(tǒng)不工作時(shí)處于 stop狀態(tài)，用鍵盤信號(hào)中斷低功耗模式進(jìn)入正常模式（按鍵喚醒系統(tǒng)），低壓復(fù)位采用 MC34064復(fù)位。鍵盤接入采用雙列矩陣式，接入 PTA0~PTA3口，設(shè)置為 keyboard狀態(tài)，這樣鍵盤一按下馬上產(chǎn)生鍵盤中斷，使系統(tǒng)由 stop狀態(tài)退出進(jìn)入正常狀態(tài)。晶振為 6MHZ。紅外信號(hào)輸出采用軟件編碼方式，主控制器軟件解碼。為節(jié)省成本，顯示采用 LCD 定制顯示方式，驅(qū)動(dòng)使用 4543驅(qū)動(dòng)＋譯碼。 4. 軟件設(shè)計(jì) 統(tǒng)軟件由主程序，中斷服務(wù)程序及若干功能模塊子程序組成。其中主控制器子程序包括A/D轉(zhuǎn)換子程序（水位、水溫），鍵盤處理及顯示子程序，加熱控制子程序（使用輸出比較功能），紅外信號(hào)接收子程序（使用輸入捕捉功能），漏電、干燒保護(hù)子程序， TBM模塊日歷鐘子程序，數(shù)據(jù)保存子程序，延時(shí)子程序等組成。中斷主要有定時(shí)中斷，鍵盤輸入中斷，TIM輸入捕捉中斷， TBM模塊中斷等。遙控器子程序主要有按鍵處理子程序，紅外信號(hào)發(fā)射子程序， LCD顯示子程序， TBM模塊日歷鐘子程序。 主程序。主程序要先初始化系統(tǒng)的工作參數(shù)，主要是 CPU的定時(shí)器， COP模塊、 A/D轉(zhuǎn)換、端口、鍵中斷等的工作模式參數(shù)設(shè)定。之后系統(tǒng)主程序循環(huán)調(diào)用各個(gè)功能模塊子程序。對(duì)相關(guān)事件的處理依靠標(biāo)志位和判斷標(biāo)志位實(shí)現(xiàn)。 鍵盤處理及顯示子程序。此程序主要是判斷 I/O口的高低電平進(jìn)行的。有按鍵按下進(jìn)入鍵中斷置標(biāo)志位，等松開(kāi)后再進(jìn)行相應(yīng)的處理。在進(jìn)行設(shè)置及查詢操作時(shí)會(huì)閃爍顯示設(shè)置及查詢結(jié)果，否則顯示實(shí)時(shí)水溫。 加熱控制子程序。判斷標(biāo)志位有否預(yù)約、加熱標(biāo)志。之后依流程進(jìn)行處理。為防止加熱絲頻繁啟動(dòng)，加熱控制采用回差控制，停止加熱后只有實(shí)時(shí)水溫低于目標(biāo)溫度一定溫度后，才會(huì)再次啟動(dòng)加熱絲工作。為滿足不同功率要求，加熱方式有快速加熱和普通兩種，在一般情況下及預(yù)約狀態(tài)下均采用普通方式，以控制用電功率。 遙控信號(hào)處理子程序。發(fā)送：當(dāng)遙控器按鍵按下，設(shè)置標(biāo)志位，并通過(guò)動(dòng) 態(tài)掃描方式讀取鍵號(hào)，之后按標(biāo)志位及鍵號(hào)利用輸出比較進(jìn)行編碼發(fā)送。接收：利用輸入捕捉功能獲得信號(hào)，接受成功后設(shè)標(biāo)志位并讀取鍵號(hào)供主程序進(jìn)行處理。 延時(shí)子程序。所有工作多處用到定時(shí)及延時(shí)子程序：鍵盤判斷消抖延時(shí)，閃爍顯示時(shí)的顯示及消隱延時(shí)，輸入捕捉，日歷鐘等。 安全保護(hù)子程序。在正常情況下，漏電檢測(cè)電路輸出低電平。一旦出現(xiàn)漏電現(xiàn)象，漏電檢測(cè)電路輸出高電平，引起中斷 ,并以最快速度使漏電保護(hù)電路切斷整個(gè)電源電路，保證使用者安全。當(dāng)溫度過(guò)高或水位過(guò)低時(shí)，自動(dòng)關(guān)加熱并開(kāi)啟蜂鳴器向主人報(bào)警有異常情況發(fā)生。 5. 設(shè)計(jì)擴(kuò)展 隨著信息技術(shù)的發(fā)展，智能化的家用電器將逐漸走進(jìn)人們的家庭。在該設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，利用 68HC908GR8豐富的片上資源及 SCI、 USB模塊通過(guò)電話線或網(wǎng)線和家用電腦及因特網(wǎng)相連，可實(shí)現(xiàn)對(duì)家用電器的遠(yuǎn)程集中控制，從而使人們的生活更加輕松方便。