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液晶显示智能电饭煲的低功耗优选方案
发布时间:2013/3/18 10:31:39

 随着社会经济的发展以及人们生活水平的提高,人们对于电器的要求也越来越高。传统的机械式磁钢限温电饭煲虽然操作简单而且价格低廉,但是由于其功能及外观单一,煮饭效果不稳定,缺乏智能化人性化操作,目前正慢慢地淡出市场。

相比较传统机械式电饭煲,电子式电饭煲采用 MCU 监控温度的方式来控制整个煮饭过程,煮饭效果更加稳定优秀,且不易烧焦。同时采用 LED 或 LCD 等显示界面,更加友好更加直观,且烹调时间可预知。智能型电饭煲除了继承电子式电饭煲上述优点外,更增加了很多新功能,例如能烹调多种食物、多种米饭口感、定时煮饭、预约煮饭、烹调习惯记忆,蜂鸣器或语音提示等等。
这些功能增加了产品的细致度和人性化,但同时也对主控芯片提出了很高的要求。本文主要介绍中颖芯片 SH79F166A 为主控芯片的智能电饭煲低功耗方案。
SH79F166A 是中颖新推出的一款宽电压低功耗的 8bit flash 单片机,非常适用于采用市电和电池混合供电的智能型电饭煲应用。
1.SH79F166A 部分特性
全兼容 MCS-51 指令集,支持 Keil C 开发
工作电压为 2.0-5.5V
最高工作频率 12MHz,单机器周期 CPU core
内建高精度 RC
16K Flash Rom + 1k 类 EEPROM + 512 Bytes RAM
丰富的外部中断
异步设计,可唤醒 Power-down 模式的 Timer3
可调对比度的 LCD 驱动器,
10bit ADC
16 档电源电压检测(LPD)
可选频率 buzzer 驱动等
SH79F166A 还提供了 2 种低功耗省电模式,抗干扰能力出色。2.方案框架图
上图为以 SH79F166A 智能电饭煲方案原理框图
3.方案各模块详解
电源:220V 交流电通过转换电路对单片机系统和外围电路提供 5V 电源,并且
对加热盘进行加热,当没有市电时,切换至单节 3V 锂电池电源。
SH79F166A 内置的 LPD 模块,能够实时监控 VCC 电压的情况,当电压低于某
个界限值时,将触发 LPD 中断,并根据电压情况设置相应的标志。开发人员可以
同通过这些标志来判断和切换电源的类型,同时 LPD 模块还支持供电自动切换功
能。
时钟源选择:外接 32.768kHz 晶振及负载电容,由指令打开 12MHz 内部 RC。
SH79F166A 内置了 12MHz 的内部 RC 振荡器,当系统处于市电状态时,开发
人员可以通过指令切换系统时钟位 12MHz 内部 RC 振荡器;而当系统处于电池供
电时,则可以切换为 32K 晶振,由此达到低功耗的目的。LCD 液晶显示:外接 3V LCD 液晶屏,内建 LCD driver 提供对比度调节,可选
驱动模式保证了显示效果,显示各项功能、当前状态和定时时间。
SH79F166A 内置了 LCD Driver,能够最大驱动 8*19 的 LCD,并支持对比度
调节功能。
按键及各功能控制:通过 I/O 按键来选择功能模式,通过 MCU 的控制继电器从
而来控制对加热盘的加热与否。
SH79F166A 拥有最大 41 个 I/O 口,可以满足键盘输入、继电器输出、蜂鸣
器输出、模拟 SPI 通讯等模块的应用。
温度控制:通过 10bitADC 外接温度传感器来对温度进行采样,控制顶盖和底
盖温度
SH79F166A 内置 10 位 8 通道的 ADC 模块,通过连接温敏电阻实现对温度的
实时采集。根据开发人员设计的烹调控制参数,通过 IO 口开启或关闭顶盖、侧
面和底部的加热器,从而实现对加热温度的控制。
蜂鸣器控制:内建可选频率 buzzer 驱动,外接三极管可驱动蜂鸣器,提示状
态声音。
SH79F166A 内置了蜂鸣器驱动模块,虽说我们在开发中可以使用 IO 口来模
拟蜂鸣器驱动,但是硬件驱动模块的使用可以大大的缩短蜂鸣器频率计算,和精
度测试的时间,并节省一个定时器资源。
数据记忆:
SH79F166A 内置类 EEPROM 功能,可以将 FLASH 存储器中的某个区域用作
EEPROM 来存放数据,包括前一次操作的情况,客户操作习惯等等,且断电后数
据不丢失。这可以为开发人员省去一个 EEPROM 芯片,大大减低客户的开发成本。
4.优化功能
在没有市电供电时,LCD 液晶屏保持时钟显示。此时,系统由一节 3V 的锂
电池供电。MCU 检测到电池电压后,进入 Power-down 模式待机,此时 32.768kHz
晶振提供时钟源,Timer3 每 0.5s 产生一次中断唤醒 Power-down 模式,刷新 LCD
时钟显示。在此应用下,SH79F166A 提供了极低的待机功耗,3V 下整机功耗在
20uA 以下(具体数据参考 SH79F166A 规格书),达到同样的使用年限,用户可以
选择容量小的锂电池,以减少整机成本。
在市电和电池切换时,LPD 检测电源电压,在中断程序中调整相应当前电源
电压值的 LCD 对比度,从而达到电源切换时,视觉上 LCD 显示对比度平滑过度,不会导致电源切换时,LCD 液晶屏对比度突变。
电源切换详细流程请看下图:
5.本文小结
基于中颖 SH79F166A 的智能电饭煲方案,功耗小,集成度高,整机成本(BOM)
大幅减少。这个方案能满足目前市面上大多数电饭煲的功能需求,特别适用于电
池应用场合,且已经导入量产。


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