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液晶显示智能电饭煲的低功耗优选方案 |
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作者：中颖电子股份有限公司 姚洁云 |
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引言
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
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。(end)
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(1/10/2012) |
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