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)的一種精簡型單片機(jī)，它以其價格低、工作電壓范圍寬、抗干擾能力強(qiáng)等特點獲得了廣泛的應(yīng)用。本文介紹了一種以HT46R47為控制芯片，對電熱水壺工作進(jìn)行控制的方法。經(jīng)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(chǎn)的8位高性能精簡指令集單片機(jī)，有DIP/SOP-18兩種封裝形式可供選擇,專門為需要A/D轉(zhuǎn)換的產(chǎn)品而設(shè)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(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，消費類產(chǎn)品等系統(tǒng)中。具體地說，HT46R47單片機(jī)具有以下一些資源 [1] :
● 最多13個I/O口，其方向可軟件設(shè)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(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，簡單易學(xué)，很容易掌握。盛群公司提供了HT-IDE3000開發(fā)工具，應(yīng)用此開發(fā)工具可以仿真調(diào)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(chǎn)生聲音報警。這種設(shè)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(dāng)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(dāng)水加熱沸騰后不能自動停止工作。

針對以上不足，在本設(shè)計方案中，用HT46R47單片機(jī)作為控制芯片，管理整個電熱水壺的工作情況，構(gòu)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(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)置值就會增加1度，整個溫度設(shè)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(dāng)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(dāng)加熱到設(shè)置溫度時，HT46R47單片機(jī)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(shè)置溫度操作時顯示當(dāng)前設(shè)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(shè)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(jìn)行位選控制。蜂鳴器用PA7來控制。加熱部分由于是220伏的強(qiáng)電，開關(guān)選用了雙向可控硅BT136，通過專用隔離、驅(qū)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(zhuǎn)換輸入口AN0，用來進(jìn)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(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(dāng)溫度變化時，電阻R10的阻值隨之變化，經(jīng)過R5、R10的分壓，在AN0口的電壓也發(fā)生變化，單片機(jī)通過采樣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，無論溫度是多少，采樣值都會是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，應(yīng)注意當(dāng)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(shè)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(zhuǎn)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(chǎn)生嚴(yán)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(shù)平均濾波，保證了溫度檢測值的準(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定時器中斷來實現(xiàn)的。

5 結(jié)束語

本設(shè)計方案經(jīng)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(shè)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(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[M]    北京航空航天大學(xué)出版社       1990-1