HT46R47在电热水壶中的应用

前言:

目前，单片机在家电，工业生产等领域的应用非常广泛，为了适应不同产品对单片机的不同要求，半导体生产厂家生产出了各种规格的单片机。HT46R47是盛群公司生产的一种精简型单片机，它以其价格低、工作电压范围宽、抗干扰能力强等特点获得了广泛的应用。本文介绍了一种以HT46R47为控制芯片，对电热水壶工作进行控制的方法。经实际运行表明，该方案安全、可靠，完全能够满足实际需要。

1 HT46R47的特点说明

HT46R47是盛群公司生产的8位高性能精简指令集单片机，有DIP/SOP-18两种封装形式可供选择,专门为需要A/D转换的产品而设计，例如传感器信号输入。由于其功耗低，I/O口使用灵活，振荡类型可选择，具有暂停和唤醒功能等，使这款单片机可以广泛应用于带传感器的A/D转换，马达控制，工业控制，消费类产品等系统中。具体地说，HT46R47单片机具有以下一些资源 [1] :
● 最多13个I/O口，其方向可软件设置;
● 2048×14 程序存储器ROM;
● 64×8 数据存储器RAM;
● 专门的看门狗定时器;
● 6层硬件堆栈;
● 4 通道9 位解析度(8 位精度)的A/D 转换器;
● 1 通道(6+2)位的PWM(脉宽可调)输出通道;
●  内置晶体和RC 振荡电路;

在编程应用方面，它只有63条指令，简单易学，很容易掌握。盛群公司提供了HT-IDE3000开发工具，应用此开发工具可以仿真调试。

2 电热水壶的工作情况

对于常规的电热水壶，只要接通电源，就开始加热，直到水沸腾后通过蒸汽来产生声音报警。这种设计有下面几个方面的不足：1、如水壶中没水，电源误接通时也会一直加热，容易引起事故。2、当只需要加热到沸点以下某一温度时，不能及时给出声音报警信号。3、当水加热沸腾后不能自动停止工作。

针对以上不足，在本设计方案中，用HT46R47单片机作为控制芯片，管理整个电热水壶的工作情况，构成了一个闭环控制系统，而且增加了一个按键和三位数码管显示。它的工作情况和常规的热水壶相比，有下面几个方面的特点：1、有一个按键，可用来设置希望加热到的温度。上电复位后，设置温度初值为20度，每按一下按键，温度设置值就会增加1度，整个温度设置值在20—100度之间循环。2、这个按键还具有启动电热水壶开始工作的作用。当每次电源接通后，只有按键按下过之后，电热水壶才开始加热，这样，可以防止电源误接通时电热水壶一直加热，引发事故。3、当加热到设置温度时，HT46R47单片机会控制停止加热，并通过蜂鸣器给出声音提示。4、三位数码管在设置温度操作时显示当前设置的温度，在其余时间实时显示电热水壶中水的实际温度。

3 硬件电路设计

控制系统的电路图如图1所示 [2]。其中，显示部分通过HT46R47的PA0—PA6和PB1—PB3来控制，PA0—PA6输出显示的段码，PB1—PB3进行位选控制。蜂鸣器用PA7来控制。加热部分由于是220伏的强电，开关选用了双向可控硅BT136，通过专用隔离、驱动芯片MOC3041 ，用HT46R47的PD0来控制BT136的通断。电阻R5、R10和按键S1一起连接在了HT46R47的模数转换输入口AN0，用来进行温度检测和按键输入。下面主要介绍一下这部分电路的工作原理。

为了节省I/O口，按键输入和温度检测共用了模数转换输入口AN0，R5是普通电阻，阻值为一固定值，R10是热敏电阻，它的阻值会随周围温度的变化而变化，通过它来检测水的温度。在按键未按下的情况下，当温度变化时，电阻R10的阻值随之变化，经过R5、R10的分压，在AN0口的电压也发生变化，单片机通过采样AN0口的电压，经查表就可获得水的当前温度，达到检测温度的目的。在按键按下的情况下，由于AN0口直接和地相连，单片机采样AN0口的电压时，无论温度是多少，采样值都会是0，这样就可确认是按键按下，进行按键处理。在选择R5、R10的参数时，应注意当温度在其工作范围变化时，使AN0口的电压也具有合适的变化范围。

4 软件部分

本系统的软件实现没有高难度的技巧和算法，但作为一个实用系统，对其可靠性有较高的要求。特别是在硬件电路设计中，为了节省I/O口，使按键输入和温度检测电路共用了模数转换输入口AN0，这样，在按键断开和闭合的瞬间，必将对温度检测产生严重的影响。为了消除这种影响，在程序中对温度采样部分采用了剔除法算术平均滤波，保证了温度检测值的准确性。HT46R47的I/O口方向是可编程的，在程序中应正确设置其方向，保证单片机的正常工作。关于详细程序清单在此省略，图2给出了主程序流程图，显示部分控制是通过定时器中断来实现的。

5 结束语

本设计方案经实际运行表明，安全、可靠，而且体积比较小，易于安装，能实现设计初提出的各种要求。对于相似的温度控制系统，比如空调、电冰箱等，只要根据功率要求，选择相应参数的可控硅，软硬件稍做修改即可。

参考文献：
[1]  盛群半导体有限公司     HT46R47/HT46C47八位A/D型单片机   2003-4 
[2]  何立民  单片机应用系统设计[M]    北京航空航天大学出版社       1990-1