前言:
目前,單片機在家電,工業(yè)生產等領域的應用非常廣泛,為了適應不同產品對單片機的不同要求,半導體生產廠家生產出了各種規(guī)格的單片機。HT46R47是盛群公司生產的一種精簡型單片機,它以其價格低、工作電壓范圍寬、抗干擾能力強等特點獲得了廣泛的應用。本文介紹了一種以HT46R47為控制芯片,對電熱水壺工作進行控制的方法。經實際運行表明,該方案安全、可靠,完全能夠滿足實際需要。
1 HT46R47的特點說明
HT46R47是盛群公司生產的8位高性能精簡指令集單片機,有DIP/SOP-18兩種封裝形式可供選擇,專門為需要A/D轉換的產品而設計,例如傳感器信號輸入。由于其功耗低,I/O口使用靈活,振蕩類型可選擇,具有暫停和喚醒功能等,使這款單片機可以廣泛應用于帶傳感器的A/D轉換,馬達控制,工業(yè)控制,消費類產品等系統(tǒng)中。具體地說,HT46R47單片機具有以下一些資源 [1] :
● 最多13個I/O口,其方向可軟件設置;
● 2048×14 程序存儲器ROM;
● 64×8 數(shù)據(jù)存儲器RAM;
● 專門的看門狗定時器;
● 6層硬件堆棧;
● 4 通道9 位解析度(8 位精度)的A/D 轉換器;
● 1 通道(6+2)位的PWM(脈寬可調)輸出通道;
● 內置晶體和RC 振蕩電路;
在編程應用方面,它只有63條指令,簡單易學,很容易掌握。盛群公司提供了HT-IDE3000開發(fā)工具,應用此開發(fā)工具可以仿真調試。
2 電熱水壺的工作情況
對于常規(guī)的電熱水壺,只要接通電源,就開始加熱,直到水沸騰后通過蒸汽來產生聲音報警。這種設計有下面幾個方面的不足:1、如水壺中沒水,電源誤接通時也會一直加熱,容易引起事故。2、當只需要加熱到沸點以下某一溫度時,不能及時給出聲音報警信號。3、當水加熱沸騰后不能自動停止工作。
針對以上不足,在本設計方案中,用HT46R47單片機作為控制芯片,管理整個電熱水壺的工作情況,構成了一個閉環(huán)控制系統(tǒng),而且增加了一個按鍵和三位數(shù)碼管顯示。它的工作情況和常規(guī)的熱水壺相比,有下面幾個方面的特點:1、有一個按鍵,可用來設置希望加熱到的溫度。上電復位后,設置溫度初值為20度,每按一下按鍵,溫度設置值就會增加1度,整個溫度設置值在20—100度之間循環(huán)。2、這個按鍵還具有啟動電熱水壺開始工作的作用。當每次電源接通后,只有按鍵按下過之后,電熱水壺才開始加熱,這樣,可以防止電源誤接通時電熱水壺一直加熱,引發(fā)事故。3、當加熱到設置溫度時,HT46R47單片機會控制停止加熱,并通過蜂鳴器給出聲音提示。4、三位數(shù)碼管在設置溫度操作時顯示當前設置的溫度,在其余時間實時顯示電熱水壺中水的實際溫度。
3 硬件電路設計
控制系統(tǒng)的電路圖如圖1所示 [2]。其中,顯示部分通過HT46R47的PA0—PA6和PB1—PB3來控制,PA0—PA6輸出顯示的段碼,PB1—PB3進行位選控制。蜂鳴器用PA7來控制。加熱部分由于是220伏的強電,開關選用了雙向可控硅BT136,通過專用隔離、驅動芯片MOC3041 ,用HT46R47的PD0來控制BT136的通斷。電阻R5、R10和按鍵S1一起連接在了HT46R47的模數(shù)轉換輸入口AN0,用來進行溫度檢測和按鍵輸入。下面主要介紹一下這部分電路的工作原理。
為了節(jié)省I/O口,按鍵輸入和溫度檢測共用了模數(shù)轉換輸入口AN0,R5是普通電阻,阻值為一固定值,R10是熱敏電阻,它的阻值會隨周圍溫度的變化而變化,通過它來檢測水的溫度。在按鍵未按下的情況下,當溫度變化時,電阻R10的阻值隨之變化,經過R5、R10的分壓,在AN0口的電壓也發(fā)生變化,單片機通過采樣AN0口的電壓,經查表就可獲得水的當前溫度,達到檢測溫度的目的。在按鍵按下的情況下,由于AN0口直接和地相連,單片機采樣AN0口的電壓時,無論溫度是多少,采樣值都會是0,這樣就可確認是按鍵按下,進行按鍵處理。在選擇R5、R10的參數(shù)時,應注意當溫度在其工作范圍變化時,使AN0口的電壓也具有合適的變化范圍。
4 軟件部分
本系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)沒有高難度的技巧和算法,但作為一個實用系統(tǒng),對其可靠性有較高的要求。特別是在硬件電路設計中,為了節(jié)省I/O口,使按鍵輸入和溫度檢測電路共用了模數(shù)轉換輸入口AN0,這樣,在按鍵斷開和閉合的瞬間,必將對溫度檢測產生嚴重的影響。為了消除這種影響,在程序中對溫度采樣部分采用了剔除法算術平均濾波,保證了溫度檢測值的準確性。HT46R47的I/O口方向是可編程的,在程序中應正確設置其方向,保證單片機的正常工作。關于詳細程序清單在此省略,圖2給出了主程序流程圖,顯示部分控制是通過定時器中斷來實現(xiàn)的。
5 結束語
本設計方案經實際運行表明,安全、可靠,而且體積比較小,易于安裝,能實現(xiàn)設計初提出的各種要求。對于相似的溫度控制系統(tǒng),比如空調、電冰箱等,只要根據(jù)功率要求,選擇相應參數(shù)的可控硅,軟硬件稍做修改即可。
參考文獻:
[1] 盛群半導體有限公司 HT46R47/HT46C47八位A/D型單片機 2003-4
[2] 何立民 單片機應用系統(tǒng)設計[M] 北京航空航天大學出版社 1990-1