單片機在家電控制系統(tǒng)中的應用

1 系統(tǒng)構(gòu)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(xiàn)在市場上的同類產(chǎn)品中需要的硬件資源比較多，包括國個MCU和個三-八譯碼器，其中三-八譯碼器用于擴展I/O端口。實際上，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 用戶端的輸入信號源和輸出信號源 冷風扇除了具有普通電風扇的基本功能外，還有國個最重要的功能――冷風功能，用于選擇是否冷風輸出?？刂乒δ苄枰獌蓚€水位信號源――缺水（L）、水滿（H），輸出信號國個。 從用戶使用方面來講，有下列輸入源和輸出源。 輸入源： ?6個鍵盤：關機、開機/風速、風類、導風、定時和冷風； ?6個紅外遙控功能鍵：與鍵盤相對應； ?2個水位信號。 輸出源： ?12個LED指示燈； ?5個控制信號：高風HF、中風MF、低風LF、導風SWI和冷風輸出控制； ?蜂鳴信號。 1.2 系統(tǒng)構(gòu)成框圖 本設計中采用單片機SST868542R。該單片機有20個I/O端口，352字節(jié)片上SRAM，16KB Flash EEPROM,以及兩個可充當計數(shù)器的模塊Core Timer和Carrier Modulator Transmitter。采用6805精簡指令集。 6個紅外輸入共有國個紅外輸入端口，根據(jù)輸入的紅外碼來判斷輸入的按鍵。6個鍵盤輸入共用國個鍵盤輸入端口。12個LED指示燈與單片機的接口有8個，分別為6個掃描端口和2個控制端口。系統(tǒng)框圖如圖1所示。 1.3 LED和鍵盤輸入的接口電路及其工作原理 為了節(jié)省I/O端口，接口電路將12個LED排列成一個6行×2列的矩陣，如圖2所示。每列有6個LED，其陽極相連并通過一個反相器連接到單片機的I/O口，稱為控制端口。每行有2個LED，其陰極相連并與單片機I/O口相連，稱為掃描端口。每一行的掃描端口后串聯(lián)一個二極管和一個脈沖式鍵盤，6個鍵盤的另一端相連并與單片機的公共鍵盤輸入端口相連。這樣LED和鍵盤僅需要9個端口。 由于電路上的需要，LED和鍵盤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。如果此時按下被掃描行的鍵盤，那么公共鍵盤輸入端口為低電平，否則為高電平。為了讓指標燈持續(xù)發(fā)亮沒有閃爍感，掃描頻率要求75Hz以上。每周期掃描6行，因此掃描時間間隔應小于2.2ms。 2 軟件模塊的設計 系統(tǒng)軟件分為主程序和實時中斷兩個模塊。 主程序包括系統(tǒng)參數(shù)初始傾向循環(huán)工作過程。系統(tǒng)參數(shù)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)工作過程循環(huán)執(zhí)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器檢查等任務。 實時中斷服務程序是本設計中的關鍵，主要處理與時間有關的任務，包括掃描端口和控制端口的賦值、鍵盤檢測、定時器的處理、蜂鳴波形的產(chǎn)生和紅外信號的捕獲等。 2.1 鍵盤和LED的掃描編碼 指示燈用于指示系統(tǒng)的當前狀態(tài)，而系統(tǒng)的狀態(tài)由用戶輸入的信號來改變。根據(jù)6種不同的輸入源，定義6個輸入狀態(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(tǒng)的不同狀態(tài)。從上述的電路及其工作原理可以看出，輸入鍵盤和掃描端口的值是相互對應的，如‘關閉鍵’對應0111，狀態(tài)變量設為OFF，只有兩個狀態(tài)，開/關，因此用一個比特就能表示。同理可以得到其它5個狀態(tài)變量的定義和編碼。編碼應盡量簡單，狀態(tài)的變經(jīng)如能采用自編碼應盡量簡單，狀態(tài)的變化如能采用自減一或自加一則最好。詳細見表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 關閉