MCU在家电设计中的应用

关键词： PSoC , MCU , 家电 , 家用电器

作者：赛普拉斯半导体公司Ronak Desai

微控制器单元（MCU）被广泛应用在洗衣机、空调、微波炉、吸尘器、电冰箱等多种家用电器中。MCU可主要用于电机控制、模拟传感器测量、前面板键盘控制以及在LED/LCD上显示结果等。本文将重点讨论通过采用可编程片上系统（PSoC）器件，从而提供集成方法来实现上述系统功能的家电设计。

面向电机控制和TRIAC/ LED/ LCD驱动应用，家用电器行业采用了8/16/32位微控制器电路。微控制器可控制和管理电器的全部功能和特性。当用户按下“开始”按键时，输入信号从前面板键盘传到微控制器，接着MPU启动三相无刷直流（BLDC）电机或永磁同步电机（PMSM）。电机速度将根据前面板键盘中的用户输入实现变化和控制。

微控制器采用内部或外部串行EEPROM（基于I2C/SPI）存储旧数据，并使用RTC显示准确的时间信息。温度测量则可采用基于板上RTD、热敏电阻或热电偶的温度感应器件来实现。

微控制器采用一个外部ADC和多个放大器接收来自传感器、温度及电池等不同的模拟输入。其使用外部信号调节、比较器和门驱动器电路来驱动和控制三相BLDC/ PMSM电机。此外，微控制器还能通过IR接收器接收遥控输入（38 kHz的输入）。

需要采用外部缓冲驱动电路来驱动7段LED/LCD/图形显示器。通常情况下，具有背光源的7段LED/LCD/图形显示器可用于显示温度、电池输入、速度值和错误/警告消息。此外，微控制器还可连接I2C/ SPI等板上外设，以及UART/USB通信等外部外设。

洗衣机中的MCU

洗衣机中的MCU包含以下模块：

2013-10-14 17:46:44 上传

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图1：采用MCU的洗衣机方框图

2013-10-14 17:46:45 上传

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图2：采用集成SoC的洗衣机方框图

在洗衣机中，MCU通过一个外部ADC接收不同的模拟输入（如水位传感器、水硬度传感器、湿度传感器、开门传感器、洗衣负载传感器、光学传感器、洗涤剂浓度传感器、负载失衡传感器和容量传感器等）。通过板上RTD实现温度感应，并采用外部EEPROM存储数据，如定制洗涤程序、存储器备份、儿童锁以及洗衣偏好等。微控制器还可支持洗衣机自动调节水量并关机。

此外，MCU还可控制自我诊断功能，包括供水故障、旋转故障、排水故障、儿童锁、防溢出及开门等。时钟和定时器可用于实现休眠模式并在工作中添加延迟（延迟启动条件）。蜂鸣器（PWM型）不但能够生成不同频率的音调，还能在过载情况下提供警报音。洗涤完毕后，微控制器还能自动关闭机器，从而节省电力。

空调中的MCU

空调中的MCU包含以下模块：

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图3：采用MCU的空调方框图

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图4：采用集成SoC的空调方框图

在空调中，MCU通过一个外部ADC接收不同的模拟输入（传感器输入）。通过板上RTD和热敏电阻实现温度感应，并采用外部EEPROM存储数据（设置温度值）。MCU通过使用PWM和比较器控制外部BLDC电机和风扇。此外，MCU还可接收用于净化的各种滤波器输入。

用户可设置所需的温度，微控制器则根据所设温度值控制电机和压缩机。此外，微控制器采用继电器驱动器和TRIAC驱动电路关闭电力线AC到系统的输入，使用时钟和定时器设置休眠模式、自动断开功能以及24小时开关定时器功能，并利用蜂鸣器（PWM型）生成不同频率的音调。此外，微控制器还可控制自我诊断特性，并包含自动重启（在电源故障时会自动让空调恢复到此前的设置）和过流保护等功能。

微波炉中的MCU

微波炉中的MCU包含以下模块：

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