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
下載文檔
