本帖最后由 neyo.zhong 于 2011-10-14 14:06 编辑
液晶显示智能电饭煲的低功耗优选方案
中颖电子股份有限公司
高级工程师
姚洁云
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**，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 BytesRAM
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
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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，当电压低于或高于某个界限值时，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，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，节省一个定时器资源,并精简程序。
数据**：
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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