單片機在家電控制系統中的應用

1 系統構成和核心接口電路的工作原理 設計家電控制器的核心是成本、功耗的控制?，F在市場(chǎng)上的同類(lèi)產(chǎn)品中需要的硬件資源比較多，包括國個(gè)MCU和個(gè)三-八譯碼器，其中三-八譯碼器用于擴展I/O端口。實(shí)際上，在國般MCU的I/O端口足夠的情況下，可以充發(fā)利用MCU，采用軟件編碼模塊完全代替三-八譯碼器，從而降低成本和功耗。 1.1 用戶(hù)端的輸入信號源和輸出信號源 冷風(fēng)扇除了具有普通電風(fēng)扇的基本功能外，還有國個(gè)最重要的功能――冷風(fēng)功能，用于選擇是否冷風(fēng)輸出?？刂乒δ苄枰獌蓚€(gè)水位信號源――缺水（L）、水滿(mǎn)（H），輸出信號國個(gè)。 從用戶(hù)使用方面來(lái)講，有下列輸入源和輸出源。 輸入源： ?6個(gè)鍵盤(pán)：關(guān)機、開(kāi)機/風(fēng)速、風(fēng)類(lèi)、導風(fēng)、定時(shí)和冷風(fēng)； ?6個(gè)紅外遙控功能鍵：與鍵盤(pán)相對應； ?2個(gè)水位信號。 輸出源： ?12個(gè)LED指示燈； ?5個(gè)控制信號：高風(fēng)HF、中風(fēng)MF、低風(fēng)LF、導風(fēng)SWI和冷風(fēng)輸出控制； ?蜂鳴信號。 1.2 系統構成框圖 本設計中采用單片機SST868542R。該單片機有20個(gè)I/O端口，352字節片上SRAM，16KB Flash EEPROM,以及兩個(gè)可充當計數器的模塊Core Timer和Carrier Modulator Transmitter。采用6805精簡(jiǎn)指令集。 6個(gè)紅外輸入共有國個(gè)紅外輸入端口，根據輸入的紅外碼來(lái)判斷輸入的按鍵。6個(gè)鍵盤(pán)輸入共用國個(gè)鍵盤(pán)輸入端口。12個(gè)LED指示燈與單片機的接口有8個(gè)，分別為6個(gè)掃描端口和2個(gè)控制端口。系統框圖如圖1所示。 1.3 LED和鍵盤(pán)輸入的接口電路及其工作原理 為了節省I/O端口，接口電路將12個(gè)LED排列成一個(gè)6行×2列的矩陣，如圖2所示。每列有6個(gè)LED，其陽(yáng)極相連并通過(guò)一個(gè)反相器連接到單片機的I/O口，稱(chēng)為控制端口。每行有2個(gè)LED，其陰極相連并與單片機I/O口相連，稱(chēng)為掃描端口。每一行的掃描端口后串聯(lián)一個(gè)二極管和一個(gè)脈沖式鍵盤(pán)，6個(gè)鍵盤(pán)的另一端相連并與單片機的公共鍵盤(pán)輸入端口相連。這樣LED和鍵盤(pán)僅需要9個(gè)端口。 由于電路上的需要，LED和鍵盤(pán)檢測采用行掃描的工作方式。每次掃描將需掃描行的掃描端口置低，其它掃描端口置高。如果此時(shí)按下被掃描行的鍵盤(pán)，那么公共鍵盤(pán)輸入端口為低電平，否則為高電平。為了讓指標燈持續發(fā)亮沒(méi)有閃爍感，掃描頻率要求75Hz以上。每周期掃描6行，因此掃描時(shí)間間隔應小于2.2ms。 2 軟件模塊的設計 系統軟件分為主程序和實(shí)時(shí)中斷兩個(gè)模塊。 主程序包括系統參數初始傾向循環(huán)工作過(guò)程。系統參數初始化包括單片機狀態(tài)參量和程序自定義的狀態(tài)變量的初始化。循環(huán)工作過(guò)程循環(huán)執行水位檢測、紅外碼流檢測、輸入狀態(tài)字變化檢測、輸出端口賦值和定時(shí)器檢查等任務(wù)。 實(shí)時(shí)中斷服務(wù)程序是本設計中的關(guān)鍵，主要處理與時(shí)間有關(guān)的任務(wù)，包括掃描端口和控制端口的賦值、鍵盤(pán)檢測、定時(shí)器的處理、蜂鳴波形的產(chǎn)生和紅外信號的捕獲等。 2.1 鍵盤(pán)和LED的掃描編碼 指示燈用于指示系統的當前狀態(tài)，而系統的狀態(tài)由用戶(hù)輸入的信號來(lái)改變。根據6種不同的輸入源，定義6個(gè)輸入狀態(tài)變量，每一次按鍵，相應的狀態(tài)字將產(chǎn)生變化，表示系統的不同狀態(tài)。從上述的電路及其工作原理可以看出，輸入鍵盤(pán)和掃描端口的值是相互對應的，如‘關(guān)閉鍵’對應0111，狀態(tài)變量設為OFF，只有兩個(gè)狀態(tài)，開(kāi)/關(guān)，因此用一個(gè)比特就能表示。同理可以得到其它5個(gè)狀態(tài)變量的定義和編碼。編碼應盡量簡(jiǎn)單，狀態(tài)的變經(jīng)如能采用自編碼應盡量簡(jiǎn)單，狀態(tài)的變化如能采用自減一或自加一則最好。詳細見(jiàn)表1。

表1 輸入狀態(tài)變量的定義及編碼 輸入鍵 掃描端口PA7-2 紅外碼字 狀態(tài)變量 狀態(tài)變化的編碼 關(guān)閉