前言:

目前，單片機(jī)在家電，工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，為了適應(yīng)不同產(chǎn)品對(duì)單片機(jī)的不同要求，半導(dǎo)體生產(chǎn)廠家生產(chǎn)出了各種規(guī)格的單片機(jī)。HT46R47是盛群公司生產(chǎn)的一種精簡(jiǎn)型單片機(jī)，它以其價(jià)格低、工作電壓范圍寬、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)獲得了廣泛的應(yīng)用。本文介紹了一種以HT46R47為控制芯片，對(duì)電熱水壺工作進(jìn)行控制的方法。經(jīng)實(shí)際運(yùn)行表明，該方案安全、可靠，完全能夠滿足實(shí)際需要。

1 HT46R47的特點(diǎn)說(shuō)明

HT46R47是盛群公司生產(chǎn)的8位高性能精簡(jiǎn)指令集單片機(jī)，有DIP/SOP-18兩種封裝形式可供選擇,專門(mén)為需要A/D轉(zhuǎn)換的產(chǎn)品而設(shè)計(jì)，例如傳感器信號(hào)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(jī)可以廣泛應(yīng)用于帶傳感器的A/D轉(zhuǎn)換，馬達(dá)控制，工業(yè)控制，消費(fèi)類產(chǎn)品等系統(tǒng)中。具體地說(shuō)，HT46R47單片機(jī)具有以下一些資源 [1] :
● 最多13個(gè)I/O口，其方向可軟件設(shè)置;
● 2048×14 程序存儲(chǔ)器ROM;
● 64×8 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM;
● 專門(mén)的看門(mén)狗定時(shí)器;
● 6層硬件堆棧;
● 4 通道9 位解析度(8 位精度)的A/D 轉(zhuǎn)換器;
● 1 通道(6+2)位的PWM(脈寬可調(diào))輸出通道;
●  內(nèi)置晶體和RC 振蕩電路;

在編程應(yīng)用方面，它只有63條指令，簡(jiǎn)單易學(xué)，很容易掌握。盛群公司提供了HT-IDE3000開(kāi)發(fā)工具，應(yīng)用此開(kāi)發(fā)工具可以仿真調(diào)試。

2 電熱水壺的工作情況

對(duì)于常規(guī)的電熱水壺，只要接通電源，就開(kāi)始加熱，直到水沸騰后通過(guò)蒸汽來(lái)產(chǎn)生聲音報(bào)警。這種設(shè)計(jì)有下面幾個(gè)方面的不足：1、如水壺中沒(méi)水，電源誤接通時(shí)也會(huì)一直加熱，容易引起事故。2、當(dāng)只需要加熱到沸點(diǎn)以下某一溫度時(shí)，不能及時(shí)給出聲音報(bào)警信號(hào)。3、當(dāng)水加熱沸騰后不能自動(dòng)停止工作。

針對(duì)以上不足，在本設(shè)計(jì)方案中，用HT46R47單片機(jī)作為控制芯片，管理整個(gè)電熱水壺的工作情況，構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，而且增加了一個(gè)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(gè)方面的特點(diǎn)：1、有一個(gè)按鍵，可用來(lái)設(shè)置希望加熱到的溫度。上電復(fù)位后，設(shè)置溫度初值為20度，每按一下按鍵，溫度設(shè)置值就會(huì)增加1度，整個(gè)溫度設(shè)置值在20—100度之間循環(huán)。2、這個(gè)按鍵還具有啟動(dòng)電熱水壺開(kāi)始工作的作用。當(dāng)每次電源接通后，只有按鍵按下過(guò)之后，電熱水壺才開(kāi)始加熱，這樣，可以防止電源誤接通時(shí)電熱水壺一直加熱，引發(fā)事故。3、當(dāng)加熱到設(shè)置溫度時(shí)，HT46R47單片機(jī)會(huì)控制停止加熱，并通過(guò)蜂鳴器給出聲音提示。4、三位數(shù)碼管在設(shè)置溫度操作時(shí)顯示當(dāng)前設(shè)置的溫度，在其余時(shí)間實(shí)時(shí)顯示電熱水壺中水的實(shí)際溫度。

3 硬件電路設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)的電路圖如圖1所示 [2]。其中，顯示部分通過(guò)HT46R47的PA0—PA6和PB1—PB3來(lái)控制，PA0—PA6輸出顯示的段碼，PB1—PB3進(jìn)行位選控制。蜂鳴器用PA7來(lái)控制。加熱部分由于是220伏的強(qiáng)電，開(kāi)關(guān)選用了雙向可控硅BT136，通過(guò)專用隔離、驅(qū)動(dòng)芯片MOC3041 ，用HT46R47的PD0來(lái)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(zhuǎn)換輸入口AN0，用來(lái)進(jìn)行溫度檢測(cè)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(cè)共用了模數(shù)轉(zhuǎn)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(huì)隨周?chē)鷾囟鹊淖兓兓?，通過(guò)它來(lái)檢測(cè)水的溫度。在按鍵未按下的情況下，當(dāng)溫度變化時(shí)，電阻R10的阻值隨之變化，經(jīng)過(guò)R5、R10的分壓，在AN0口的電壓也發(fā)生變化，單片機(jī)通過(guò)采樣AN0口的電壓，經(jīng)查表就可獲得水的當(dāng)前溫度，達(dá)到檢測(cè)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(jī)采樣AN0口的電壓時(shí)，無(wú)論溫度是多少，采樣值都會(huì)是0，這樣就可確認(rèn)是按鍵按下，進(jìn)行按鍵處理。在選擇R5、R10的參數(shù)時(shí)，應(yīng)注意當(dāng)溫度在其工作范圍變化時(shí)，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(shí)現(xiàn)沒(méi)有高難度的技巧和算法，但作為一個(gè)實(shí)用系統(tǒng)，對(duì)其可靠性有較高的要求。特別是在硬件電路設(shè)計(jì)中，為了節(jié)省I/O口，使按鍵輸入和溫度檢測(cè)電路共用了模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入口AN0，這樣，在按鍵斷開(kāi)和閉合的瞬間，必將對(duì)溫度檢測(cè)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。為了消除這種影響，在程序中對(duì)溫度采樣部分采用了剔除法算術(shù)平均濾波，保證了溫度檢測(cè)值的準(zhǔn)確性。HT46R47的I/O口方向是可編程的，在程序中應(yīng)正確設(shè)置其方向，保證單片機(jī)的正常工作。關(guān)于詳細(xì)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(guò)定時(shí)器中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

5 結(jié)束語(yǔ)

本設(shè)計(jì)方案經(jīng)實(shí)際運(yùn)行表明，安全、可靠，而且體積比較小，易于安裝，能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)初提出的各種要求。對(duì)于相似的溫度控制系統(tǒng)，比如空調(diào)、電冰箱等，只要根據(jù)功率要求，選擇相應(yīng)參數(shù)的可控硅，軟硬件稍做修改即可。

參考文獻(xiàn)：
[1]  盛群半導(dǎo)體有限公司     HT46R47/HT46C47八位A/D型單片機(jī)   2003-4 
[2]  何立民  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]    北京航空航天大學(xué)出版社       1990-1