智能家用电热水器控制器.pdf

智能家用电热水器控制器第四届MOTOROLA杯嵌入式处理器设计大赛参赛作品参赛编号：A11149姓名:刘坡（中文）Liupo（英文）职业：硕士研究生2年级姓名:郑素丽（中文）ZhengSuli（英文）职业：本科4年级姓名:陈乐君（中文）ChenLejun（英文）职业：本科4年级电子邮箱:推派单位名称：浙江大学光电信息工程学系一、应用前景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、太阳能热水器、燃气热水器.就中国的具体情况而言,由于太阳能热水器的使用受天气原因的限制,使用范围狭窄；燃气热水器由于以石油、天然气为燃料,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，因此电热水器越来越受到消费者的青睐.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，今后几年我国电热水器市场将呈现强劲增长势头。二、设计目标目前市场上的电热水器又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，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,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向于智能化和数字化，因此我们采用motorola单片机作为控制中心设计了这款智能家用电热水器LZC-。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MC68HC08系列的单片机作为控制中心.它具有抗干扰能力强,工作可靠稳定,自带flash闪存等特点,完全满足高性能的电热水器的控制要求.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。基于以上考虑,LZC-将实现如下的功能：1、对温度精确控制.采用高性能的温敏电阻实时采集热水器内水温,将温度信号转变为电压信号后送单片机处理,可用高清晰度的数码管进行实时显示.2、可靠的水位采集电路，实时采集水位供查询时进行显示，当水位过低时给出提示并停止加热，防止干烧。3、开机方式有立即开机和定时开机两种.24小时内任意设定开机时间.用省时节能的方式准时加热到特定温度，既可免去等待烧水的时间,又避开用电高峰,节约电费.4、自动检测热水器是否处于正常工作状态，并具有调温、恒温、防干烧、防超高温、防漏电等多项自检功能，使用户在使用过程中安全更有保障.5、配备遥控器，操作更加方便.三、LZC-C硬件设计1、技术指标及特点控制器的最主要目的是对水温进行控制，除此之外还实现下述功能：z实时显示水温，范围为099z可在2080范围任意设定水温z具有预约功能，24h任意设定开机时间z具有LED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/加热指示z可随时察看和校正系统时钟z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z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2、MC68HC908GR8芯片简介68HC08GR8根据以上功能要求，选择motorola公司的MC68HC908GR8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CPU08、时钟发生模块CGM、存储器模块MEMORY、模数转换模块ADC、多功能定时器接口模块TIM1和TIM2、时基模块TBM、串行通讯接口SCI、串行外设器件扩展接口SPI、并行接口、正常监视模块COP等。z一个高性能的8位CPU内核，具有功能强速度快的特点。8MHz总线时钟频率,最短的指令周期为125ns，支持用c编译开发。z64kB的可寻址地址空间。7680bytes快闪存储器（FLASH），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。386bytes数据存储器（RAM）。36B用户定义的矢量区。310B监控ROM.z16种寻址方式，256条指令，使编程灵活方便，效率大大提高。z中断系统功能强大，有24个中断源。z2个16位多功能定时/计数器（TIM1,TIM2）。定时中断模块内部有一个16位的定时计数器TCNT,16位模寄存器TMOD,8位模块状态寄存器TSC及两个通道寄存器和通道控制寄存器。每个通道有一个I/O口引脚，由用户选择这些引脚为一般I/O口线或专用I/O口线。通过编程，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。z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。z内置6路8位逐次逼近式A/D转换，其中两路用于温度采集和水位采集。z键盘中断KBI提供多个可屏蔽的外部中断。PPA0PTA3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I/O口。z5个双向并行I/O口，21根口