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）Liu po（英文） 职业： 硕士研究生2年级
姓名
:
郑素丽（中文）Zheng Suli （英文） 职业： 本科4年级
姓名
:
陈乐君（中文）Chen Lejun （英文） 职业： 本科4年级
电子邮箱:unionaccount@zju.edu.cn
okminezdjw@sohu.com
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-
Ι。
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-
Ι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
Ι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
0~99
℃
z
可在
20~80
℃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。
z
64kB
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.
z
16
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。
z
2
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。
PPA0~PTA3
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。
z
5
个双向并行
I/O
口，
21
根口线，均可与其他模块共用。其中
A
口、
D
口具有内部
上拉电阻，并有一个上拉控制器，通过编程选择。
z
增强型串行通讯口和串行外设接口。其中
SPI
扩展为并行口驱动
LED
进行显示。
z
内置
COP
模块，完成
Watchdog
功能，防止软件死锁。
- 1
- 2
- 3
- 4
前往页