家用电热水器控制器

2003/1/17 1 智能智能家用家用电热水器控制器电热水器控制器 浙江大学光电信息工程学系 姓名: 刘坡 硕士研究生2年级 姓名: 郑素丽 本科4年级 姓名: 陈乐君 本科4年级 2003/1/17 2 一应用前景一应用前景 z 热水器是一种可供浴室，洗手间及厨房使用的家用电热水器是一种可供浴室，洗手间及厨房使用的家用电热水器是一种可供浴室，洗手间及厨房使用的家用电热水器是一种可供浴室，洗手间及厨房使用的家用电 器。目前市场上热水器主要品种有电热水器、太阳能器。目前市场上热水器主要品种有电热水器、太阳能器。目前市场上热水器主要品种有电热水器、太阳能器。目前市场上热水器主要品种有电热水器、太阳能 热水器、燃气热水器热水器、燃气热水器热水器、燃气热水器热水器、燃气热水器....就中国的具体情况而言就中国的具体情况而言就中国的具体情况而言就中国的具体情况而言,,,,由于太由于太由于太由于太 阳能热水器的使用受天气原因的限制阳能热水器的使用受天气原因的限制阳能热水器的使用受天气原因的限制阳能热水器的使用受天气原因的限制,,,,使用范围狭窄；使用范围狭窄；使用范围狭窄；使用范围狭窄； 燃气热水器由于以石油、天然气为燃料燃气热水器由于以石油、天然气为燃料燃气热水器由于以石油、天然气为燃料燃气热水器由于以石油、天然气为燃料,,,,而燃料供应量而燃料供应量而燃料供应量而燃料供应量 又难以满足人们日益增长的需求，且不利于环境，因又难以满足人们日益增长的需求，且不利于环境，因又难以满足人们日益增长的需求，且不利于环境，因又难以满足人们日益增长的需求，且不利于环境，因 此电热水器越来越受到消费者的青睐此电热水器越来越受到消费者的青睐此电热水器越来越受到消费者的青睐此电热水器越来越受到消费者的青睐.... 2003/1/17 3 应用前景应用前景 z 根据中国商业联合会前不久的统计，电热水器的市场根据中国商业联合会前不久的统计，电热水器的市场根据中国商业联合会前不久的统计，电热水器的市场根据中国商业联合会前不久的统计，电热水器的市场 份额在销售数量和销售收入两个方面都已经超过了长份额在销售数量和销售收入两个方面都已经超过了长份额在销售数量和销售收入两个方面都已经超过了长份额在销售数量和销售收入两个方面都已经超过了长 期以来占优势的燃气热水器。该中心预计，在城市电期以来占优势的燃气热水器。该中心预计，在城市电期以来占优势的燃气热水器。该中心预计，在城市电期以来占优势的燃气热水器。该中心预计，在城市电 网更大范围改造和城市住房市场大规模启动的带动下，网更大范围改造和城市住房市场大规模启动的带动下，网更大范围改造和城市住房市场大规模启动的带动下，网更大范围改造和城市住房市场大规模启动的带动下， 今后几年我国电热水器市场将呈现强劲增长势头今后几年我国电热水器市场将呈现强劲增长势头今后几年我国电热水器市场将呈现强劲增长势头今后几年我国电热水器市场将呈现强劲增长势头。。。。 2003/1/17 4 二目标二设计目标 z 目前市场上的电热水器分连续水流式和贮水式，前者目前市场上的电热水器分连续水流式和贮水式，前者目前市场上的电热水器分连续水流式和贮水式，前者目前市场上的电热水器分连续水流式和贮水式，前者 虽具有加热速度快和体积小的优点，但需要的功率大，虽具有加热速度快和体积小的优点，但需要的功率大，虽具有加热速度快和体积小的优点，但需要的功率大，虽具有加热速度快和体积小的优点，但需要的功率大， 大多数家庭供电线路难以承受。而市场上传统的机械大多数家庭供电线路难以承受。而市场上传统的机械大多数家庭供电线路难以承受。而市场上传统的机械大多数家庭供电线路难以承受。而市场上传统的机械 式电热水器控制功能不完善式电热水器控制功能不完善式电热水器控制功能不完善式电热水器控制功能不完善,,,,而且精度低、可靠性差，而且精度低、可靠性差，而且精度低、可靠性差，而且精度低、可靠性差， 生活质量的提高使得消费者对电热水器要求越来越趋生活质量的提高使得消费者对电热水器要求越来越趋生活质量的提高使得消费者对电热水器要求越来越趋生活质量的提高使得消费者对电热水器要求越来越趋 向于智能化和数字化，因此我们采用向于智能化和数字化，因此我们采用向于智能化和数字化，因此我们采用向于智能化和数字化，因此我们采用motorolamotorolamotorolamotorola单片机单片机单片机单片机 作为控制中心设计了这款智能家用电热水器作为控制中心设计了这款智能家用电热水器作为控制中心设计了这款智能家用电热水器作为控制中心设计了这款智能家用电热水器LZCLZCLZCLZC----Ι。Ι。Ι。Ι。 2003/1/17 5 设计目标设计目标 z 由于考虑到热水器的潮湿的工作环境对单片机的特殊由于考虑到热水器的潮湿的工作环境对单片机的特殊由于考虑到热水器的潮湿的工作环境对单片机的特殊由于考虑到热水器的潮湿的工作环境对单片机的特殊 要求，我们采用了摩托罗拉新推出的要求，我们采用了摩托罗拉新推出的要求，我们采用了摩托罗拉新推出的要求，我们采用了摩托罗拉新推出的MC68HC08系列系列系列系列 的单片机作为控制中心的单片机作为控制中心的单片机作为控制中心的单片机作为控制中心.它具有抗干扰能力强它具有抗干扰能力强它具有抗干扰能力强它具有抗干扰能力强,工作可靠工作可靠工作可靠工作可靠 稳定稳定稳定稳定,自带自带自带自带flash闪存等特点闪存等特点闪存等特点闪存等特点,完全满足高性能的电热水器完全满足高性能的电热水器完全满足高性能的电热水器完全满足高性能的电热水器 的控制要求的控制要求的控制要求的控制要求.同时考虑到家电业的激烈竞争，节约生产同时考虑到家电业的激烈竞争，节约生产同时考虑到家电业的激烈竞争，节约生产同时考虑到家电业的激烈竞争，节约生产 成本，我们用尽量简单的器件实现这些功能，并充分成本，我们用尽量简单的器件实现这些功能，并充分成本，我们用尽量简单的器件实现这些功能，并充分成本，我们用尽量简单的器件实现这些功能，并充分 利用内外围功能，以提高产品的性价比，稍加改进，利用内外围功能，以提高产品的性价比，稍加改进，利用内外围功能，以提高产品的性价比，稍加改进，利用内外围功能，以提高产品的性价比，稍加改进， 便能以较低成本应用于实际批量生产中便能以较低成本应用于实际批量生产中便能以较低成本应用于实际批量生产中便能以较低成本应用于实际批量生产中.... 2003/1/17 6 MC68HC908GR8MC68HC908GR8芯片简介芯片简介 z 根据以上功能要求，选择根据以上功能要求，选择根据以上功能要求，选择根据以上功能要求，选择motorolamotorolamotorolamotorola公司的公司的公司的公司的 MC68HC908GR8MC68HC908GR8MC68HC908GR8MC68HC908GR8作为控制核心。它的基本特性如下：采作为控制核心。它的基本特性如下：采作为控制核心。它的基本特性如下：采作为控制核心。它的基本特性如下：采 用模块化设计。主要的功能模块有中央处理器模块用模块化设计。主要的功能模块有中央处理器模块用模块化设计。主要的功能模块有中央处理器模块用模块化设计。主要的功能模块有中央处理器模块 CPU08CPU08CPU08CPU08、、、、时钟发生模块时钟发生模块时钟发生模块时钟发生模块CGMCGMCGMCGM、、、、存储器模块存储器模块存储器模块存储器模块MEMORYMEMORYMEMORYMEMORY、、、、模数模数模数模数 转换模块转换模块转换模块转换模块ADCADCADCADC、、、、多功能定时器接口模块多功能定时器接口模块多功能定时器接口模块多功能定时器接口模块TIM1TIM1TIM1TIM1和和和和TIM2TIM2TIM2TIM2、、、、时时时时 基模块基模块基模块基模块TBMTBMTBMTBM、、、、串行通讯接口串行通讯接口串行通讯接口串行通讯接口SCISCISCISCI、、、、串行外设器件扩展接串行外设器件扩展接串行外设器件扩展接串行外设器件扩展接 口口口口SPISPISPISPI、、、、并行接口、正常监视模块并行接口、正常监视模块并行接口、正常监视模块并行接口、正常监视模块COPCOPCOPCOP等等等等 2003/1/17 7 2003/1/17 8 MC68HC908GR8MC68HC908GR8芯片简介芯片简介 zzzz 一个高性能的一个高性能的一个高性能的一个高性能的8888位位位位CPUCPUCPUCPU内核，具有功能强速度快的特内核，具有功能强速度快的特内核，具有功能强速度快的特内核，具有功能强速度快的特 点。点。点。点。8888MHzMHzMHzMHz总线时钟频率总线时钟频率总线时钟频率总线时钟频率,,,,最短的指令周期为最短的指令周期为最短的指令周期为最短的指令周期为125125125125nsnsnsns，，，，支支支支 持用持用持用持用cccc编译开发。编译开发。编译开发。编译开发。 2003/1/17 9 MC68HC908GR8MC68HC908GR8芯片简介芯片简介 z 64646464kBkBkBkB的可寻址地址空间。的可寻址地址空间。的可寻址地址空间。的可寻址地址空间。 7680768076807680bytesbytesbytesbytes快闪存储器快闪存储器快闪存储器快闪存储器（（（（FLASHFLASHFLASHFLASH），），），），具有在线编程能具有在线编程能具有在线编程能具有在线编程能 力和保护供能，可用来存储用户设定温度、时间，和力和保护供能，可用来存储用户设定温度、时间，和力和保护供能，可用来存储用户设定温度、时间，和力和保护供能，可用来存储用户设定温度、时间，和 采集温度相比较的回差数据等既需要掉电保护又需要采集温度相比较的回差数据等既需要掉电保护又需要采集温度相比较的回差数据等既需要掉电保护又需要采集温度相比较的回差数据等既需要掉电保护又需要 读写的数据信息。读写的数据信息。读写的数据信息。读写的数据信息。384bytes数据存储器（数据存储器（数据存储器（数据存储器（RAM）。）。）。）。 36B用户定义的矢量区。用户定义的矢量区。用户定义的矢量区。用户定义的矢量区。310B监控监控监控监控ROM. z 16种寻址方式，种寻址方式，种寻址方式，种寻址方式，256条指令，使编程灵活方便，效率大条指令，使编程灵活方便，效率大条指令，使编程灵活方便，效率大条指令，使编程灵活方便，效率大 大提高。大提高。大提高。大提高。 z 中断系统功能强大，有中断系统功能强大，有中断系统功能强大，有中断系统功能强大，有24个中断源个中断源个中断源个中断源 2003/1/17 10 MC68HC908GR8MC68HC908GR8芯片简介芯片简介 z 2个个个个16位多功能定时位多功能定时位多功能定时位多功能定时/计数器（计数器（计数器（计数器（TIM1,TIM2）。）。）。）。定时中定时中定时中定时中 断模块内部有一个断模块内部有一个断模块内部有一个断模块内部有一个16位的定时计数器位的定时计数器位的定时计数器位的定时计数器TCNT,16位模寄位模寄位模寄位模寄 存器存器存器存器TMOD,8位模块状态寄存器位模块状态寄存器位模块状态寄存器位模块状态寄存器TSC及两个通道寄存及两个通道寄存及两个通道寄存及两个通道寄存 器和通道控制寄存器。每个通道有一个器和通道控制寄存器。每个通道有一个器和通道控制寄存器。每个通道有一个器和通道控制寄存器。每个通道有一个I/O口引脚，由口引脚，由口引脚，由口引脚，由 用户选择这些引脚为一般用户选择这些引脚为一般用户选择这些引脚为一般用户选择这些引脚为一般I/O口线或专用口线或专用口线或专用口线或专用I/O口线。通口线。通口线。通口线。通 过编程，可实现计数器、软件定时器、输出比较和输过编程，可实现计数器、软件定时器、输出比较和输过编程，可实现计数器、软件定时器、输出比较和输过编程，可实现计数器、软件定时器、输出比较和输 入捕捉等多种功能。入捕捉等多种功能。入捕捉等多种功能。入捕捉等多种功能。 z 定时基模块可产生周期性中断，用来编程日历钟，通定时基模块可产生周期性中断，用来编程日历钟，通定时基模块可产生周期性中断，用来编程日历钟，通定时基模块可产生周期性中断，用来编程日历钟，通 过比较预约时间和日历时间实现预约功能。过比较预约时间和日历时间实现预约功能。过比较预约时间和日历时间实现预约功能。过比较预约时间和日历时间实现预约功能。 2003/1/17 11 MC68HC908GR8MC68HC908GR8芯片简介芯片简介 z 内置内置内置内置6路路路路8位逐次逼近位逐次逼近位逐次逼近位逐次逼近式式式式A/D转换转换转换转换 ，其中两路用于温度，其中两路用于温度，其中两路用于温度，其中两路用于温度 采集和水位采集。采集和水位采集。采集和水位采集。采集和水位采集。 z 键 盘 中 断键 盘 中 断键 盘 中 断键 盘 中 断 KBI 提 供 多 个 可 屏 蔽 的 外 部 中 断 。提 供 多 个 可 屏 蔽 的 外 部 中 断 。提 供 多 个 可 屏 蔽 的 外 部 中 断 。提 供 多 个 可 屏 蔽 的 外 部 中 断 。 PPA0~PTA3既可以作为键盘输入线，按键时产生键盘既可以作为键盘输入线，按键时产生键盘既可以作为键盘输入线，按键时产生键盘既可以作为键盘输入线，按键时产生键盘 中断，也可用作通用的中断，也可用作通用的中断，也可用作通用的中断，也可用作通用的I/O口。口。口。口。 z 5个双向并行个双向并行个双向并行个双向并行I/O口，口，口，口，21根口线，均可与其他模块共用。根口线，均可与其他模块共用。根口线，均可与其他模块共用。根口线，均可与其他模块共用。 其中其中其中其中A口、口、口、口、D口具有内部上拉电阻，并有一个上拉控制口具有内部上拉电阻，并有一个上拉控制口具有内部上拉电阻，并有一个上拉控制口具有内部上拉电阻，并有一个上拉控制 器，通过编程选择。器，通过编程选择。器，通过编程选择。器，通过编程选择。 2003/1/17 12 MC68HC908GR8MC68HC908GR8芯片简介芯片简介 z 增强型串行通讯口和串行外设接口。其中增强型串行通讯口和串行外设接口。其中增强型串行通讯口和串行外设接口。其中增强型串行通讯口和串行外设接口。其中SPI扩展为并扩展为并扩展为并扩展为并 行口驱动行口驱动行口驱动行口驱动LED进行显示。进行显示。进行显示。进行显示。 z 内置内置内置内置COP模块，完成模块，完成模块，完成模块，完成Watchdog功能，防止软件死锁。功能，防止软件死锁。功能，防止软件死锁。功能，防止软件死锁。 z 两种节电方式（等待和停机）两种节电方式（等待和停机）两种节电方式（等待和停机）两种节电方式（等待和停机）.CPU执行执行执行执行WAIT指令，指令，指令，指令， 使之进入使之进入使之进入使之进入WAIT 方式。在方式。在方式。在方式。在WAIT方式时，停止时钟使方式时，停止时钟使方式时，停止时钟使方式时，停止时钟使 CPU停止工作，其他功能模块可以继续工作，使工作停止工作，其他功能模块可以继续工作，使工作停止工作，其他功能模块可以继续工作，使工作停止工作，其他功能模块可以继续工作，使工作 电流电流电流电流I降至降至降至降至12mA。。。。在在在在stop模式下除模式下除模式下除模式下除IRQ、、、、KB、、、、ILVI可可可可 工作外，其他模块都停止工作。工作外，其他模块都停止工作。工作外，其他模块都停止工作。工作外，其他模块都停止工作。 2003/1/17 13 四四LZCLZC--CCΙΙ硬件设计硬件设计 技术指标及特点技术指标及特点技术指标及特点技术指标及特点 控制器的最主要目的是对水温进行控制，除此之外还实控制器的最主要目的是对水温进行控制，除此之外还实控制器的最主要目的是对水温进行控制，除此之外还实控制器的最主要目的是对水温进行控制，除此之外还实 现下述功能：现下述功能：现下述功能：现下述功能： z 实时显示水温，范围为实时显示水温，范围为实时显示水温，范围为实时显示水温，范围为0~990~990~990~99℃℃℃℃ z 可在可在可在可在0~800~800~800~80℃范围任意设定水温℃范围任意设定水温℃范围任意设定水温℃范围任意设定水温 z 具有预约功能，具有预约功能，具有预约功能，具有预约功能，24242424hhhh任意设定开机时间任意设定开机时间任意设定开机时间任意设定开机时间 z 具有具有具有具有LEDLEDLEDLED数码显示实时温度，进行设定操作时闪烁显示数码显示实时温度，进行设定操作时闪烁显示数码显示实时温度，进行设定操作时闪烁显示数码显示实时温度，进行设定操作时闪烁显示 设定水温、时间，并有预约、保温设定水温、时间，并有预约、保温设定水温、时间，并有预约、保温设定水温、时间，并有预约、保温////加热指示加热指示加热指示加热指示 2003/1/17 14 LZCLZC--CCΙΙ硬件设计硬件设计 z 出现漏电流故障时，迅速切断电源并提示报警功能出现漏电流故障时，迅速切断电源并提示报警功能出现漏电流故障时，迅速切断电源并提示报警功能出现漏电流故障时，迅速切断电源并提示报警功能 z 系统断电能保护设定数据系统断电能保护设定数据系统断电能保护设定数据系统断电能保护设定数据 z 配有遥控器，控制更加简单方便配有遥控器，控制更加简单方便配有遥控器，控制更加简单方便配有遥控器，控制更加简单方便 z 超温断电保护并报警功能超温断电保护并报警功能超温断电保护并报警功能超温断电保护并报警功能 2003/1/17 15 主控制器系统组成框图主控制器系统组成框图 温度检测 水位检测 漏电检测及保护 预约指示 加热保温指示 蜂鸣器 显示电路 加热电路 电源电路 红外信号接收电路 驱动电路 驱动电路 2003/1/17 16 遥控器组成框图遥控器组成框图 矩阵式键盘 LCD显示 红外信号发送 2003/1/17 17 硬件电路设计硬件电路设计 电源与时钟电源与时钟 系统分两个主要部分：热水器主控制器与遥控器，采用系统分两个主要部分：热水器主控制器与遥控器，采用系统分两个主要部分：热水器主控制器与遥控器，采用系统分两个主要部分：热水器主控制器与遥控器，采用 两片两片两片两片68hc908gr8分别实现。分别实现。分别实现。分别实现。 z 电源与时钟电路。电源与时钟电路。电源与时钟电路。电源与时钟电路。 电源电路由变压桥、整流桥、滤波电阻、压敏电阻和成电源电路由变压桥、整流桥、滤波电阻、压敏电阻和成电源电路由变压桥、整流桥、滤波电阻、压敏电阻和成电源电路由变压桥、整流桥、滤波电阻、压敏电阻和成 稳压电路稳压电路稳压电路稳压电路MC7812T及及及及MC7805T组成，可为控制器提供组成，可为控制器提供组成，可为控制器提供组成，可为控制器提供 +5V和和和和+12V电源电源电源电源.OSC1,OSC2外接外接外接外接8kHz晶体振荡器。晶体振荡器。晶体振荡器。晶体振荡器。 z 键盘。控制器的功能及参数设定都是通过按键来实现，键盘。控制器的功能及参数设定都是通过按键来实现，键盘。控制器的功能及参数设定都是通过按键来实现，键盘。控制器的功能及参数设定都是通过按键来实现， 本系统主控制器两个按键完成直接加热及查询水位的本系统主控制器两个按键完成直接加热及查询水位的本系统主控制器两个按键完成直接加热及查询水位的本系统主控制器两个按键完成直接加热及查询水位的 功能，采用键盘中断模式，功能，采用键盘中断模式，功能，采用键盘中断模式，功能，采用键盘中断模式，PTA2,PTA3PTA2,PTA3PTA2,PTA3PTA2,PTA3作为按键的输入口作为按键的输入口作为按键的输入口作为按键的输入口.... 2003/1/17 18 按键及显示按键及显示 z 遥控器键盘采用矩阵式，当有按键按下时引发键盘中遥控器键盘采用矩阵式，当有按键按下时引发键盘中遥控器键盘采用矩阵式，当有按键按下时引发键盘中遥控器键盘采用矩阵式，当有按键按下时引发键盘中 断，通过逐行扫描判断所按键号，送寄存器保存并发断，通过逐行扫描判断所按键号，送寄存器保存并发断，通过逐行扫描判断所按键号，送寄存器保存并发断，通过逐行扫描判断所按键号，送寄存器保存并发 送，主程序接收到键号后在键盘处理程序中进行处理。送，主程序接收到键号后在键盘处理程序中进行处理。送，主程序接收到键号后在键盘处理程序中进行处理。送，主程序接收到键号后在键盘处理程序中进行处理。 机械式开关在断开和闭合瞬间有抖动过程，程序设计机械式开关在断开和闭合瞬间有抖动过程，程序设计机械式开关在断开和闭合瞬间有抖动过程，程序设计机械式开关在断开和闭合瞬间有抖动过程，程序设计 中采用软件延时消抖。中采用软件延时消抖。中采用软件延时消抖。中采用软件延时消抖。 z 显示电路考虑到使用环境空气湿度较大，故主控制器显示电路考虑到使用环境空气湿度较大，故主控制器显示电路考虑到使用环境空气湿度较大，故主控制器显示电路考虑到使用环境空气湿度较大，故主控制器 显示采用显示采用显示采用显示采用LED数码管进行显示。采用数码管进行显示。采用数码管进行显示。采用数码管进行显示。采用SPI主方式扩展两主方式扩展两主方式扩展两主方式扩展两 片片片片74LS164，，，，作为七段显示器静态显示的段数据输出作为七段显示器静态显示的段数据输出作为七段显示器静态显示的段数据输出作为七段显示器静态显示的段数据输出 口。遥控器采用液晶显示。口。遥控器采用液晶显示。口。遥控器采用液晶显示。口。遥控器采用液晶显示。 2003/1/17 19 水温及水位检测水温及水位检测 z 在无按键状态下，主控制器显示当前水温，遥控器显在无按键状态下，主控制器显示当前水温，遥控器显在无按键状态下，主控制器显示当前水温，遥控器显在无按键状态下，主控制器显示当前水温，遥控器显 示当前时间；当进行设定或查询时，遥控器示当前时间；当进行设定或查询时，遥控器示当前时间；当进行设定或查询时，遥控器示当前时间；当进行设定或查询时，遥控器LCDLCDLCDLCD及主控及主控及主控及主控 制器制器制器制器LEDLEDLEDLED均闪烁显示设定或查询的信息，按键放开一定均闪烁显示设定或查询的信息，按键放开一定均闪烁显示设定或查询的信息，按键放开一定均闪烁显示设定或查询的信息，按键放开一定 时间后自动返回一般状态。时间后自动返回一般状态。时间后自动返回一般状态。时间后自动返回一般状态。 z 实时水温及水位检测电路。热敏电阻将温度信息转换实时水温及水位检测电路。热敏电阻将温度信息转换实时水温及水位检测电路。热敏电阻将温度信息转换实时水温及水位检测电路。热敏电阻将温度信息转换 为电压信息，经为电压信息，经为电压信息，经为电压信息，经A/D转换模块转换模块转换模块转换模块中中中中PTB0输入输入输入输入CPU,查后查表后查表后查表后 得到实时水温。水位检测为三个并联的不同阻值的电得到实时水温。水位检测为三个并联的不同阻值的电得到实时水温。水位检测为三个并联的不同阻值的电得到实时水温。水位检测为三个并联的不同阻值的电 阻，电路的电极电流较小阻，电路的电极电流较小阻，电路的电极电流较小阻，电路的电极电流较小(几个微安几个微安几个微安几个微安)，电腐蚀小，适用，电腐蚀小，适用，电腐蚀小，适用，电腐蚀小，适用 水电阻变化范围大水电阻变化范围大水电阻变化范围大水电阻变化范围大(几几几几K一一一一100K欧欧欧欧)。某电阻所在水位未。某电阻所在水位未。某电阻所在水位未。某电阻所在水位未 到达，电阻截止；水位到达，电阻导通到达，电阻截止；水位到达，电阻导通到达，电阻截止；水位到达，电阻导通到达，电阻截止；水位到达，电阻导通组成并联电组成并联电组成并联电组成并联电 2003/1/17 20 漏电检测及报警漏电检测及报警 路。将不同阻值所分得的电压经路。将不同阻值所分得的电压经路。将不同阻值所分得的电压经路。将不同阻值所分得的电压经PTB1转换后，可判断出转换后，可判断出转换后，可判断出转换后，可判断出 水位信息（高、中、低、干烧）。水位信息（高、中、低、干烧）。水位信息（高、中、低、干烧）。水位信息（高、中、低、干烧）。 z 漏电检测及报警电路漏电检测及报警电路漏电检测及报警电路漏电检测及报警电路....热水器工作环境潮湿，为了保证热水器工作环境潮湿，为了保证热水器工作环境潮湿，为了保证热水器工作环境潮湿，为了保证 使用者安全，控制器应具备漏电检测功能。检测电路使用者安全，控制器应具备漏电检测功能。检测电路使用者安全，控制器应具备漏电检测功能。检测电路使用者安全，控制器应具备漏电检测功能。检测电路 如图，在正常情况下，流过磁环的电流大小相等，方如图，在正常情况下，流过磁环的电流大小相等，方如图，在正常情况下，流过磁环的电流大小相等，方如图，在正常情况下，流过磁环的电流大小相等，方 向相反，磁环检测线圈无感应电流信号，漏电检测集向相反，磁环检测线圈无感应电流信号，漏电检测集向相反，磁环检测线圈无感应电流信号，漏电检测集向相反，磁环检测线圈无感应电流信号，漏电检测集 成电路输出低电平。当出现漏电电流时，由了流过磁成电路输出低电平。当出现漏电电流时，由了流过磁成电路输出低电平。当出现漏电电流时，由了流过磁成电路输出低电平。当出现漏电电流时，由了流过磁 环的电流不平衡，于是磁环检测环的电流不平衡，于是磁环检测环的电流不平衡，于是磁环检测环的电流不平衡，于是磁环检测 2003/1/17 21 漏电检测及报警漏电检测及报警 线圈感应出漏电信号，经集成电路线圈感应出漏电信号，经集成电路线圈感应出漏电信号，经集成电路线圈感应出漏电信号，经集成电路M54123L放大输出放大输出放大输出放大输出 高电平，经三极管倒相后输出至高电平，经三极管倒相后输出至高电平，经三极管倒相后输出至高电平，经三极管倒相后输出至CPU。。。。CPU接收到漏接收到漏接收到漏接收到漏 电信号，则停止加热保温及键盘操作，结束工程程序电信号，则停止加热保温及键盘操作，结束工程程序电信号，则停止加热保温及键盘操作，结束工程程序电信号，则停止加热保温及键盘操作，结束工程程序 并发出报警信号，电源指示灯闪烁警示，蜂鸣器连续并发出报警信号，电源指示灯闪烁警示，蜂鸣器连续并发出报警信号，电源指示灯闪烁警示，蜂鸣器连续并发出报警信号，电源指示灯闪烁警示，蜂鸣器连续 呜响。呜响。呜响。呜响。 z 正常情况下，正常情况下，正常情况下，正常情况下，CPU每隔每隔每隔每隔10ms就发出一个漏电保护可靠就发出一个漏电保护可靠就发出一个漏电保护可靠就发出一个漏电保护可靠 性自检脉冲，代替普通漏电开关的试验按钮，控制晶性自检脉冲，代替普通漏电开关的试验按钮，控制晶性自检脉冲，代替普通漏电开关的试验按钮，控制晶性自检脉冲，代替普通漏电开关的试验按钮，控制晶 体管导通，于是磁环流过一个大于体管导通，于是磁环流过一个大于体管导通，于是磁环流过一个大于体管导通，于是磁环流过一个大于10mA的电流，该电的电流，该电的电流，该电的电流，该电 流作为模拟漏电信号被磁环检测，经流作为模拟漏电信号被磁环检测，经流作为模拟漏电信号被磁环检测，经流作为模拟漏电信号被磁环检测，经M54123L放大及放大及放大及放大及 三极管倒相后，输出至三极管倒相后，输出至三极管倒相后，输出至三极管倒相后，输出至CPU。。。。CPU自动判断是否为自自动判断是否为自自动判断是否为自自动判断是否为自 2003/1/17 22 漏电检测及报警漏电检测及报警 z 检信号以及自检是否合格，有信号则自检合格，继续检信号以及自检是否合格，有信号则自检合格，继续检信号以及自检是否合格，有信号则自检合格，继续检信号以及自检是否合格，有信号则自检合格，继续 执行程序；无信号则自检不合格，自动停止加热保温执行程序；无信号则自检不合格，自动停止加热保温执行程序；无信号则自检不合格，自动停止加热保温执行程序；无信号则自检不合格，自动停止加热保温 及键盘操作，结束工作程序并发出报警及键盘操作，结束工作程序并发出报警及键盘操作，结束工作程序并发出报警及键盘操作，结束工作程序并发出报警 信号，指示灯信号，指示灯信号，指示灯信号，指示灯 闪烁警示，蜂鸣器连续呜响，从而确保电热水器的安闪烁警示，蜂鸣器连续呜响，从而确保电热水器的安闪烁警示，蜂鸣器连续呜响，从而确保电热水器的安闪烁警示，蜂鸣器连续呜响，从而确保电热水器的安 全使用。在漏电保护及自检不合格情况下，只有关闭全使用。在漏电保护及自检不合格情况下，只有关闭全使用。在漏电保护及自检不合格情况下，只有关闭全使用。在漏电保护及自检不合格情况下，只有关闭 电源及排除故障后，重新接通电源才能工作。电源及排除故障后，重新接通电源才能工作。电源及排除故障后，重新接通电源才能工作。电源及排除故障后，重新接通电源才能工作。 2003/1/17 23 加热保护电路加热保护电路 z 加热及继电器失控保护电路：在如图所示的电路中，加热及继电器失控保护电路：在如图所示的电路中，加热及继电器失控保护电路：在如图所示的电路中，加热及继电器失控保护电路：在如图所示的电路中， 在电脑电热水器正常工作状态下，二继电器动作触点在电脑电热水器正常工作状态下，二继电器动作触点在电脑电热水器正常工作状态下，二继电器动作触点在电脑电热水器正常工作状态下，二继电器动作触点 对加热管的电源能执行双极断开，可有效地保证当停对加热管的电源能执行双极断开，可有效地保证当停对加热管的电源能执行双极断开，可有效地保证当停对加热管的电源能执行双极断开，可有效地保证当停 止加热时，加热系统可完全与外电隔离，两只单极继止加热时，加热系统可完全与外电隔离，两只单极继止加热时，加热系统可完全与外电隔离，两只单极继止加热时，加热系统可完全与外电隔离，两只单极继 电器同时出现故障的几率是极低的，但在热水器正常电器同时出现故障的几率是极低的，但在热水器正常电器同时出现故障的几率是极低的，但在热水器正常电器同时出现故障的几率是极低的，但在热水器正常 寿命期间，单只继电器出现此故障却是极有可能的，寿命期间，单只继电器出现此故障却是极有可能的，寿命期间，单只继电器出现此故障却是极有可能的，寿命期间，单只继电器出现此故障却是极有可能的， 而且，此时如不及时处理解决，另一继电器很有可能而且，此时如不及时处理解决，另一继电器很有可能而且，此时如不及时处理解决，另一继电器很有可能而且，此时如不及时处理解决，另一继电器很有可能 不久后也跟着产生此类故障而导致真正的危险。因不久后也跟着产生此类故障而导致真正的危险。因不久后也跟着产生此类故障而导致真正的危险。因不久后也跟着产生此类故障而导致真正的危险。因 此．解决问题的关键是必须在有一继电器出现此故障此．解决问题的关键是必须在有一继电器出现此故障此．解决问题的关键是必须在有一继电器出现此故障此．解决问题的关键是必须在有一继电器出现此故障 后，系统可以及时检测到，并依靠另一暂时尚可以正后，系统可以及时检测到，并依靠另一暂时尚可以正后，系统可以及时检测到，并依靠另一暂时尚可以正后，系统可以及时检测到，并依靠另一暂时尚可以正 常工作的继电器执行系统的安全保护措施采用如图所常工作的继电器执行系统的安全保护措施采用如图所常工作的继电器执行系统的安全保护措施采用如图所常工作的继电器执行系统的安全保护措施采用如图所 示的电路，可以有效地检测到两个继电器中任一个或示的电路，可以有效地检测到两个继电器中任一个或示的电路，可以有效地检测到两个继电器中任一个或示的电路，可以有效地检测到两个继电器中任一个或 同时两个触点出现粘死、不断开故障时的情况。同时两个触点出现粘死、不断开故障时的情况。同时两个触点出现粘死、不断开故障时的情况。同时两个触点出现粘死、不断开故障时的情况。 2003/1/17 24 遥控器电路设计遥控器电路设计 z 遥控部分采用简单控制电路，又不会减少功能，将有遥控部分采用简单控制电路，又不会减少功能，将有遥控部分采用简单控制电路，又不会减少功能，将有遥控部分采用简单控制电路，又不会减少功能，将有 些硬件电路用软件实现，并且充分考虑到了抗干扰问些硬件电路用软件实现，并且充分考虑到了抗干扰问些硬件电路用软件实现，并且充分考虑到了抗干扰问些硬件电路用软件实现，并且充分考虑到了抗干扰问 题。整个遥控器由于电池供电需要节省能量，采用低题。整个遥控器由于电池供电需要节省能量，采用低题。整个遥控器由于电池供电需要节省能量，采用低题。整个遥控器由于电池供电需要节省能量，采用低 功耗模式，系统不工作时处于功耗模式，系统不工作时处于功耗模式，系统不工作时处于功耗模式，系统不工作时处于stop状态，用键盘信号状态，用键盘信号状态，用键盘信号状态，用键盘信号 中断低功耗模式进入正常模式（按键唤醒系统），低中断低功耗模式进入正常模式（按键唤醒系统），低中断低功耗模式进入正常模式（按键唤醒系统），低中断低功耗模式进入正常模式（按键唤醒系统），低 压复位采用压复位采用压复位采用压复位采用MC34064复位。键盘接入采用双列矩阵式，复位。键盘接入采用双列矩阵式，复位。键盘接入采用双列矩阵式，复位。键盘接入采用双列矩阵式， 接接接接入入入入PTA0~PTA3口，设置为口，设置为口，设置为口，设置为keyboard状态，这样键盘状态，这样键盘状态，这样键盘状态，这样键盘 一按下马上产生键盘中断（一按下马上产生键盘中断（一按下马上产生键盘中断（一按下马上产生键盘中断（2*4），使系统由），使系统由），使系统由），使系统由stop状态状态状态状态 退出进入正常状态。晶振为退出进入正常状态。晶振为退出进入正常状态。晶振为退出进入正常状态。晶振为8MHZ。。。。红外信号输出采红外信号输出采红外信号输出采红外信号输出采 用软件编码方式，主控制器软件解码。为节省成本，用软件编码方式，主控制器软件解码。为节省成本，用软件编码方式，主控制器软件解码。为节省成本，用软件编码方式，主控制器软件解码。为节省成本， 显示采用显示采用显示采用显示采用LCD定制显示方式，时分割驱动方式定制显示方式，时分割驱动方式定制显示方式，时分割驱动方式定制显示方式，时分割驱动方式(驱动使驱动使驱动使驱动使 用用用用4543驱动＋译码驱动＋译码驱动＋译码驱动＋译码)。。。。 2003/1/17 25 遥控器功能键定义遥控器功能键定义 z 遥控器外观如右图：遥控器外观如右图：遥控器外观如右图：遥控器外观如右图： z 1开开开开/关机关机关机关机 z 2加热开加热开加热开加热开////关关关关 z 设置温度设置温度设置温度设置温度 z 4 预约（设置时间预约（设置时间预约（设置时间预约（设置时间)))) z 5时间时间时间时间////温度温度温度温度+1+1+1+1 z 6时间时间时间时间////温度温度温度温度----1111 z 7设定加热方式设定加热方式设定加热方式设定加热方式 z 查看水位信息查看水位信息查看水位信息查看水位信息 50 2003/1/17 26 五软件设计五软件设计 系统软件由主程序，中断服务程序及若干功能模系统软件由主程序，中断服务程序及若干功能模系统软件由主程序，中断服务程序及若干功能模系统软件由主程序，中断服务程序及若干功能模 块子程序组成。块子程序组成。块子程序组成。块子程序组成。 其中主控制器子程序包括其中主控制器子程序包括其中主控制器子程序包括其中主控制器子程序包括A/D转换子程序（水位、转换子程序（水位、转换子程序（水位、转换子程序（水位、 水温），键盘处理及显示子程序，加热控制子程序水温），键盘处理及显示子程序，加热控制子程序水温），键盘处理及显示子程序，加热控制子程序水温），键盘处理及显示子程序，加热控制子程序 （使用输出比较功能），红外信号接收子程序（使用（使用输出比较功能），红外信号接收子程序（使用（使用输出比较功能），红外信号接收子程序（使用（使用输出比较功能），红外信号接收子程序（使用 输入捕捉功能），预约处理子程序输入捕捉功能），预约处理子程序输入捕捉功能），预约处理子程序输入捕捉功能），预约处理子程序,,,,漏电、干烧保护子漏电、干烧保护子漏电、干烧保护子漏电、干烧保护子 程序程序程序程序，，，，TBM模块日历钟子程序，数据保存子程序，延模块日历钟子程序，数据保存子程序，延模块日历钟子程序，数据保存子程序，延模块日历钟子程序，数据保存子程序，延 时子程序等组成。中断主要有时子程序等组成。中断主要有时子程序等组成。中断主要有时子程序等组成。中断主要有TIM1TIM1TIM1TIM1定时中断，键盘输定时中断，键盘输定时中断，键盘输定时中断，键盘输 入中断，红外信号发射入中断，红外信号发射入中断，红外信号发射入中断，红外信号发射((((TIM1)TIM1)TIM1)TIM1)输出比较输出比较输出比较输出比较,,,,（（（（TIM2））））输输输输 入捕捉中断，入捕捉中断，入捕捉中断，入捕捉中断，TBM模块中断等。模块中断等。模块中断等。模块中断等。 z 遥控器子程序主要有按键处理子程序，红外信号发射遥控器子程序主要有按键处理子程序，红外信号发射遥控器子程序主要有按键处理子程序，红外信号发射遥控器子程序主要有按键处理子程序，红外信号发射 子程序，子程序，子程序，子程序，LCDLCDLCDLCD显示子程序，显示子程序，显示子程序，显示子程序，TBMTBMTBMTBM模块日历钟子程序。终模块日历钟子程序。终模块日历钟子程序。终模块日历钟子程序。终 端有定时中断，按键中断，端有定时中断，按键中断，端有定时中断，按键中断，端有定时中断，按键中断，TBMTBMTBMTBM模块中断等模块中断等模块中断等模块中断等 2003/1/17 27 软件设计软件设计 z 主程序。主程序要先初始化系统的工作参数，主程序。主程序要先初始化系统的工作参数，主程序。主程序要先初始化系统的工作参数，主程序。主程序要先初始化系统的工作参数， 主要是主要是主要是主要是CPU 的定时器，的定时器，的定时器，的定时器，COP 模块、模块、模块、模块、A/DA/DA/DA/D转换、转换、转换、转换、 端口、键中断等的工作模式参数设定。之后系端口、键中断等的工作模式参数设定。之后系端口、键中断等的工作模式参数设定。之后系端口、键中断等的工作模式参数设定。之后系 统主程序循环调用各个功能模块子程序。对相统主程序循环调用各个功能模块子程序。对相统主程序循环调用各个功能模块子程序。对相统主程序循环调用各个功能模块子程序。对相 关事件的处理依靠标志位和判断标志位实现。关事件的处理依靠标志位和判断标志位实现。关事件的处理依靠标志位和判断标志位实现。关事件的处理依靠标志位和判断标志位实现。 ..\主程序主程序主程序主程序.doc 2003/1/17 28 软件设计软件设计 z 加热控制子程序。判断标志位有否预约、加热加热控制子程序。判断标志位有否预约、加热加热控制子程序。判断标志位有否预约、加热加热控制子程序。判断标志位有否预约、加热 标志。之后依流程进行处理。为防止加热丝频标志。之后依流程进行处理。为防止加热丝频标志。之后依流程进行处理。为防止加热丝频标志。之后依流程进行处理。为防止加热丝频 繁启动，加热控制采用回差控制，停止加热后繁启动，加热控制采用回差控制，停止加热后繁启动，加热控制采用回差控制，停止加热后繁启动，加热控制采用回差控制，停止加热后 只有实时水温低于目标温度一定温度后，才会只有实时水温低于目标温度一定温度后，才会只有实时水温低于目标温度一定温度后，才会只有实时水温低于目标温度一定温度后，才会 再次启动加热丝工作。为满足不同功率要求，再次启动加热丝工作。为满足不同功率要求，再次启动加热丝工作。为满足不同功率要求，再次启动加热丝工作。为满足不同功率要求， 加热方式有快速加热和普通两种，在一般情况加热方式有快速加热和普通两种，在一般情况加热方式有快速加热和普通两种，在一般情况加热方式有快速加热和普通两种，在一般情况 下及预约状态下均采用普通方式，以控制用电下及预约状态下均采用普通方式，以控制用电下及预约状态下均采用普通方式，以控制用电下及预约状态下均采用普通方式，以控制用电 功率。功率。功率。功率。 z ........\\\\预约预约预约预约....docdocdocdoc z ........\\\\加热加热加热加热....docdocdocdoc 2003/1/17 29 软件设计软件设计 z 键盘处理及显示子程序。此程序主要是判断键盘处理及显示子程序。此程序主要是判断键盘处理及显示子程序。此程序主要是判断键盘处理及显示子程序。此程序主要是判断I/O口的高口的高口的高口的高 低电平进行的。有按键按下进入键中断置标志位，等低电平进行的。有按键按下进入键中断置标志位，等低电平进行的。有按键按下进入键中断置标志位，等低电平进行的。有按键按下进入键中断置标志位，等 松开后再进行相应的处理。在进行设置及查询操作时松开后再进行相应的处理。在进行设置及查询操作时松开后再进行相应的处理。在进行设置及查询操作时松开后再进行相应的处理。在进行设置及查询操作时 会闪烁显示设置及查询结果，否则显示实时水温。会闪烁显示设置及查询结果，否则显示实时水温。会闪烁显示设置及查询结果，否则显示实时水温。会闪烁显示设置及查询结果，否则显示实时水温。 z ........\\\\按键定时中断按键定时中断按键定时中断按键定时中断....docdocdocdoc z ..\键盘处理键盘处理键盘处理键盘处理.doc 2003/1/17 30 软件设计软件设计 z 遥控信号处理子程序。发送：当遥控器按键按下，设遥控信号处理子程序。发送：当遥控器按键按下，设遥控信号处理子程序。发送：当遥控器按键按下，设遥控信号处理子程序。发送：当遥控器按键按下，设 置标志位，并通过动态扫描方式读取键号，之后按标置标志位，并通过动态扫描方式读取键号，之后按标置标志位，并通过动态扫描方式读取键号，之后按标置标志位，并通过动态扫描方式读取键号，之后按标 志位及键号利用输出比较进行编码发送。接收：利用志位及键号利用输出比较进行编码发送。接收：利用志位及键号利用输出比较进行编码发送。接收：利用志位及键号利用输出比较进行编码发送。接收：利用 输入捕捉功能获得键号，接受成功后设标志位并读取输入捕捉功能获得键号，接受成功后设标志位并读取输入捕捉功能获得键号，接受成功后设标志位并读取输入捕捉功能获得键号，接受成功后设标志位并读取 键号供主程序进行处理。键号供主程序进行处理。键号供主程序进行处理。键号供主程序进行处理。 2003/1/17 31 软件设计软件设计 z 延时子程序。所有工作多处用到定时及延时子程序﹕延时子程序。所有工作多处用到定时及延时子程序﹕延时子程序。所有工作多处用到定时及延时子程序﹕延时子程序。所有工作多处用到定时及延时子程序﹕ 键盘判断消抖延时，闪烁显示时的显示及消隐延时，键盘判断消抖延时，闪烁显示时的显示及消隐延时，键盘判断消抖延时，闪烁显示时的显示及消隐延时，键盘判断消抖延时，闪烁显示时的显示及消隐延时， 输入捕捉，日历钟等。输入捕捉，日历钟等。输入捕捉，日历钟等。输入捕捉，日历钟等。 z 安全保护子程序。在正常情况下，漏电检测电路输出安全保护子程序。在正常情况下，漏电检测电路输出安全保护子程序。在正常情况下，漏电检测电路输出安全保护子程序。在正常情况下，漏电检测电路输出 高电平。一旦出现漏电现象，漏电检测电路输出的电高电平。一旦出现漏电现象，漏电检测电路输出的电高电平。一旦出现漏电现象，漏电检测电路输出的电高电平。一旦出现漏电现象，漏电检测电路输出的电 平，引起中断。并以最快速度使漏电保护电路切断整平，引起中断。并以最快速度使漏电保护电路切断整平，引起中断。并以最快速度使漏电保护电路切断整平，引起中断。并以最快速度使漏电保护电路切断整 个电源电路，保证使用者安全。当温度过高或水位过个电源电路，保证使用者安全。当温度过高或水位过个电源电路，保证使用者安全。当温度过高或水位过个电源电路，保证使用者安全。当温度过高或水位过 低时，自动关加热并开启蜂鸣器向主人报警有异常情低时，自动关加热并开启蜂鸣器向主人报警有异常情低时，自动关加热并开启蜂鸣器向主人报警有异常情低时，自动关加热并开启蜂鸣器向主人报警有异常情 况发生。况发生。况发生。况发生。 2003/1/17 32 六设计扩展六设计扩展 z 该芯片端口丰富该芯片端口丰富该芯片端口丰富该芯片端口丰富,,,,更丰富的功能如水压检测与控制更丰富的功能如水压检测与控制更丰富的功能如水压检测与控制更丰富的功能如水压检测与控制,,,,多多多多 路出水口控制路出水口控制路出水口控制路出水口控制,,,,当人体在出水口下时自动供水控制等均当人体在出水口下时自动供水控制等均当人体在出水口下时自动供水控制等均当人体在出水口下时自动供水控制等均 可根据需要进行适当增添可根据需要进行适当增添可根据需要进行适当增添可根据需要进行适当增添.... z 随着信息技术的发展，智能化的家用电器将逐渐走进随着信息技术的发展，智能化的家用电器将逐渐走进随着信息技术的发展，智能化的家用电器将逐渐走进随着信息技术的发展，智能化的家用电器将逐渐走进 人们的家庭。在该设计基础上，利用人们的家庭。在该设计基础上，利用人们的家庭。在该设计基础上，利用人们的家庭。在该设计基础上，利用68HC908GR8丰丰丰丰 富的片上资源及富的片上资源及富的片上资源及富的片上资源及SCI、、、、USB模块通过电话线或网线和家模块通过电话线或网线和家模块通过电话线或网线和家模块通过电话线或网线和家 用电脑及因特网相连，可实现对家用电器的远程集中用电脑及因特网相连，可实现对家用电器的远程集中用电脑及因特网相连，可实现对家用电器的远程集中用电脑及因特网相连，可实现对家用电器的远程集中 控制，从而使人们的生活更加更加轻松方便。控制，从而使人们的生活更加更加轻松方便。控制，从而使人们的生活更加更加轻松方便。控制，从而使人们的生活更加更加轻松方便。