2024年10月21日发(作者：第莎)
维普资讯
Ｃｈｉｎａ Ａｐｐｌｉａｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｌ家电科技
基于东芝ＴＭＰ８ Ｈ４
单片机的空调电控系统设计
厦门华联电子有限公司 温建平Ｗｅｎ Ｊｉａｎｐｉｎｇ
除尘开启时产生的高压不对主芯片干扰，
有效的解决了一组电源共地的干扰问题。
３．２温度采样电路
分体壁挂空调核心部分是微电脑控制
ＲＩＳＣ技术，具有低价格、低功耗、高性能、
本系统中空调的温度采样电路共３
器。下面介绍一款功能新、功能全、的新
全静态、易使用等特点，在家电消费控制 路，一路采集室内空气温度，另外两路采
型空调。采用东芝单片机设计空调电控系
领域得到广泛应用。该单片机资源丰富，８
集室内、室外铜管温度，以保护压缩机。为
统，完成对红外遥控接收、液晶显示温度、
路８ｂｉｔＡＤ、内部３个８位定时器，１个１６
提高抗干扰能力、增加采样可靠性，采用
制冷负载控制、室内风扇无级调速、网络
位定时器，多中断入口方便实现多种遥控 了两级电容滤波技术。
通讯等的控制。本文介绍了该产品的核心
接收、ＰＧ电机调速、网络通讯功能。
技术，论述了空调的控制模式、电控系统
３．３接收和通信接口电路
的硬件电路构成、系统软件设计及其系统
电源
一－
压缩机室外风机
网络通讯功能是高端空调的新功能，
抗干扰解决办法。
复位电路
一
负离子、静电除尘
为了灵活安排，将网络空调设计成可选择
冉振８ＭＨ 室内风机
。 。
组件，主控制板通过ＭＩＵ板与网关通信，
１空调系统控制模式
ＣＬＫ开关检辩
西毛 氛四 阀
主板与ＭＩＵ板通讯采用遥控接收电路作
分体空调控制系统是通过采集３路
授键输人检瓣
［－ ：：ＬＣＤ、ＬＥＤ显示
为输入，另外一路Ｉ／Ｏ作输出。以实现上
■
传感器温度，控制运行压缩机、四通阀换
遥控接收检港
Ｌ ｒ双步进电机驱动
位机。通讯电路采用ＭＡＸ４８７，并通过光
向进行制冷或制热，并且通过风机运转，
网络通讯控毒Ｉ一
’！ＥＥＰＲＯＭ．蕊线
耦隔离以提高抗干扰强度。
使室内温度均匀、热交换良好。网络通讯
三珞温度检漕
。川 蜂呜器输出控捌
空调可以通过ＩＮＴＥＲＮＥＴ控制多台空调
３，４液晶显示电路
图１系统框图
的运行。
我们选用了ＨＴ的ＬＣＤ Ｄｒｉｖｅｒ １６２１Ｄ显
２系统电路构成
３．１电源电路
示驱动电路，既要驱动ＬＣＤ又要驱动双色
电控系统由硬件和软件组成，硬件由
主机系统能否稳定工作，电源起很大
背光源，管脚资源是不够的，两个对象驱
电源电路、继电器控制输出电路、温度采
的作用。由于此系列控制器带的负载大且
动方式又不同，经过反复试验我们首创用
样电路、接收电路、通信接口电路、双色
有负离子和静电除尘这类较大的负载和干
１６２１Ｄ的ＳＥＧ（段）驱动功能，利用软件控
背光ＬｃＤ显示电路及蜂鸣报警电路、
扰，原先系统采用一组电源。设计试制时 制，经过两级放大驱动双色背光源，较好地
ＥＥＰＲＯＭ存储电路、步进电机控制驱动电 负离子和静电除尘开启时对系统遥控控制 解决了驱动对象不同及资源不足的问题。
路、ＴＭＰ８７ＰＨ４７Ｕ电路等组成，系统框图
干扰很大，经过反复试验，采用二组电源，
如图１所示，下面作进一步介绍。
一
组供给继电器、步进电机、ＭＣＵ等；另 ３、５ＥＥＰＲＯＭ存储电路
３ ＴＭＰ８７ＰＨ４７Ｕ单片机及各部分硬件电路
一
组给负离子、静电除尘供电。这样既降 该控制系统需要一套控制器能适应不
ＴＭＰ８７ＰＨ４７Ｕ单片机是ＴＯＳＨＩＢＡ公 低主变压器的负担，同时使主芯片与负离 同的机型，我们采用了ＥＥＰＲＯＭ存储控制
司推出的新型单片机。它采用先进的 子、静电除尘不共地，确保负离子、静电 技术，将不同机型的转速、摆风角度、系
４９
一
维普资讯
研究・探讨
统保护温度 版本号等存储在ＥＥＰＲＯＭ
Ｑ ＬＣＤ显示抗干扰处理根据设定参
４．４软件抗干扰处理
中，软件掩膜后通过更换ＥＥＰＲＯＭ参数就 数和当前状态，形成显示缓冲区数据。将 软件使用程序模块化、ＬＣＤ抗干扰
可用在任何机型上。
ＰＣ机
技术、分时间片调用等技术完善软件的抗
干扰能力。单片机看门狗只能在主程序死
３．６硬件抗干扰及安全处理 机时进行复位处理，实际发现遥控接收中
网关
网关
在系统设计中采用了不共地技术、两
控制
控制
断、定时器会被干扰打乱，接收死机，经
级滤波技术、光电隔离技术等，提高系统 过试验，我们采用软件看门狗和单片机看
的抗干扰能力，ＰＣＢ布线充分考虑强、弱
ＭＩＵ板 ＭＩＵ板
门狗结合，当软件计数器溢出时表示程序
电间的安全、可靠距离，尤其是地线的布
工作不正常，则复位系统。
控制器
控制器
置，元器件的选用符合“ｕＬ”的要求，电
五结论
开始
磁兼容性试验符合欧洲ＣＩＳＰＥＲＩ４—２测试
’
本电控系统在硬件、软件设计
要求。
ＭＣＵ韧蛤化 置软件看九猗 读ＥＥＰＲＯＭ数据
ＭＡ【Ｎ 一
中引入抗干扰设计，重点解决网络
调用处理各种功能子程序
通讯、共地干扰、ＬＣＤ显示、遥控
４软件描述
，
调用处理各种控制子程序
接收干扰问题，软件具有完善的控
本软件设计实现的控制功能有红外遥
●
制功能和抗干扰能力。 妙一
控信息的接收、温度Ａ／Ｄ采样、继电器、
调用输出驱动子程序
ｔ
蜂鸣驱动、ＬＣＤ显示程序、各模式运行、
返回主程序Ｍａｉｎ
人Ｉ１ ２ｍｓ中峨
ＭＩＵ网络通讯程序。软件开发采用工程化
图２主程序框图
的方法，遵循软件开发的规范，有利于开 需要显示的数据传送到ＨＴＩ６２ＩＤ的数据
清溢出标志位
发过程的控制和管理，保证软件质量，也 缓存区，在遇到干扰的情况下ＬＣＤ显示出
基准时钟产生子程序
利于今后的软件维护。系统的开发经过了
现抖动甚至不显示，我们将软件改为每１ Ｓ
时问片（２ｍｓ）
● ● ●
设想分析阶段、设计阶段、调试改进阶段、 传送控￣ＩＪＨＴＩ６２１Ｄ所需的命令，同时在数
运行实验阶段。控制软件采用汇编语言编
据线增加ｎ型滤波，彻底解决１６２１Ｄ受到
蜂 器驱动Ｌ口） 描显示按睦凌取 抖萄 盖薯嚣
程，从功能定义、存储器分配、程序编制、
干扰后不能正常显示的问题。
中峨返回
程序调试各个步骤中都运用了面向对象技
术，采用抽象、封装的方法，以对象（数
４．２网络通讯技术
图３定时中断流程框图
据结构）为中心构造系统，有利于保护软 与一般的网络控制不同，本系统增加
件主体结构的稳定性，软件的可重用性也
了ＭＩＵ板通讯协议，整个网络控制采用树
参考文献
较好。
形结构，协议采用异步串行通讯方式Ｉ，ＭＩＵ
本系统软件分为两部分：主程序控制 板与网关通讯采用ＭＡＸ４８５，通讯速率
１ ８一ＢｌＴ ＭｌＣＲｏＣＯＮＴＲｏＬＬＥＲ ＴＬＣＳ一８７０
ＳＥＲｌＥＳ ＤＡＴＡ ＢｏｏＫ ＴＯＳＨｌ队１９９９
软件、定时中断控制软件。主程序循环在
９６００Ｂｐｓ，通信数据量大，校验采用ＣＲＣ校
２ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴＳＹＳＴＥＭ
前台处理周而复始地运行，采用时间片进 验，校验更可靠。
ＧＵｌＤＥ ＴＯＳＨｌＢＡ １ ９９５
３东芝单片机应用指南蔓旦大学计算机科学系微
行任务的调度；定时中断处理程序在后台
机实验室蝙１９９８
４ ＭＡＸｌＭ新产品数据手册．２０００
处理。
４、３中断程序
５何立民．ＭＣ孓５１系列单片机应用系统设计系统
４．１主程序：
ＴＭＰ８７ＰＨ４７Ｕ单片机支持多个中断
配置与接口技术．北京：北京航天航空大学出版
社．１９８９
主程序循环由多个模块组成，见主程 入口，共有ｌ软件中断、外部中断、定时
６白同云吕晓德蝙著《电碰兼容设计＞北京邮电
序框图２所示：
器，计时器等ｌ５个中断源，中断程序编程
大学出版社２００１
７陈柄生《电子可靠性工程＞国防工业出版社１９８７
①温度采集采集３路传感器温度，采
方便，中断时间容易控制但要注意中断嵌
８麦山等基于单片机原理和程序设计北京航空航
用数字滤波，软件定时每隔１６ｍｓ对传感
套的问题。利用单片机定时器ＴＢＴＣＲ产
天大学出版社１９９８
器进行检测，一共采集１２８次，累计求和， 生２ｍｓ中断，中断分６路分别进行各种程
ｆ编辑／刘佳Ｊ
再将数据除１２８取得一次有效平均的采集
序处理，减少中断时间。定时中断流程框
数据。取Ａ／Ｄ平均值程序略。
图所示。
５０
2024年10月21日发(作者：第莎)
维普资讯
Ｃｈｉｎａ Ａｐｐｌｉａｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｌ家电科技
基于东芝ＴＭＰ８ Ｈ４
单片机的空调电控系统设计
厦门华联电子有限公司 温建平Ｗｅｎ Ｊｉａｎｐｉｎｇ
除尘开启时产生的高压不对主芯片干扰，
有效的解决了一组电源共地的干扰问题。
３．２温度采样电路
分体壁挂空调核心部分是微电脑控制
ＲＩＳＣ技术，具有低价格、低功耗、高性能、
本系统中空调的温度采样电路共３
器。下面介绍一款功能新、功能全、的新
全静态、易使用等特点，在家电消费控制 路，一路采集室内空气温度，另外两路采
型空调。采用东芝单片机设计空调电控系
领域得到广泛应用。该单片机资源丰富，８
集室内、室外铜管温度，以保护压缩机。为
统，完成对红外遥控接收、液晶显示温度、
路８ｂｉｔＡＤ、内部３个８位定时器，１个１６
提高抗干扰能力、增加采样可靠性，采用
制冷负载控制、室内风扇无级调速、网络
位定时器，多中断入口方便实现多种遥控 了两级电容滤波技术。
通讯等的控制。本文介绍了该产品的核心
接收、ＰＧ电机调速、网络通讯功能。
技术，论述了空调的控制模式、电控系统
３．３接收和通信接口电路
的硬件电路构成、系统软件设计及其系统
电源
一－
压缩机室外风机
网络通讯功能是高端空调的新功能，
抗干扰解决办法。
复位电路
一
负离子、静电除尘
为了灵活安排，将网络空调设计成可选择
冉振８ＭＨ 室内风机
。 。
组件，主控制板通过ＭＩＵ板与网关通信，
１空调系统控制模式
ＣＬＫ开关检辩
西毛 氛四 阀
主板与ＭＩＵ板通讯采用遥控接收电路作
分体空调控制系统是通过采集３路
授键输人检瓣
［－ ：：ＬＣＤ、ＬＥＤ显示
为输入，另外一路Ｉ／Ｏ作输出。以实现上
■
传感器温度，控制运行压缩机、四通阀换
遥控接收检港
Ｌ ｒ双步进电机驱动
位机。通讯电路采用ＭＡＸ４８７，并通过光
向进行制冷或制热，并且通过风机运转，
网络通讯控毒Ｉ一
’！ＥＥＰＲＯＭ．蕊线
耦隔离以提高抗干扰强度。
使室内温度均匀、热交换良好。网络通讯
三珞温度检漕
。川 蜂呜器输出控捌
空调可以通过ＩＮＴＥＲＮＥＴ控制多台空调
３，４液晶显示电路
图１系统框图
的运行。
我们选用了ＨＴ的ＬＣＤ Ｄｒｉｖｅｒ １６２１Ｄ显
２系统电路构成
３．１电源电路
示驱动电路，既要驱动ＬＣＤ又要驱动双色
电控系统由硬件和软件组成，硬件由
主机系统能否稳定工作，电源起很大
背光源，管脚资源是不够的，两个对象驱
电源电路、继电器控制输出电路、温度采
的作用。由于此系列控制器带的负载大且
动方式又不同，经过反复试验我们首创用
样电路、接收电路、通信接口电路、双色
有负离子和静电除尘这类较大的负载和干
１６２１Ｄ的ＳＥＧ（段）驱动功能，利用软件控
背光ＬｃＤ显示电路及蜂鸣报警电路、
扰，原先系统采用一组电源。设计试制时 制，经过两级放大驱动双色背光源，较好地
ＥＥＰＲＯＭ存储电路、步进电机控制驱动电 负离子和静电除尘开启时对系统遥控控制 解决了驱动对象不同及资源不足的问题。
路、ＴＭＰ８７ＰＨ４７Ｕ电路等组成，系统框图
干扰很大，经过反复试验，采用二组电源，
如图１所示，下面作进一步介绍。
一
组供给继电器、步进电机、ＭＣＵ等；另 ３、５ＥＥＰＲＯＭ存储电路
３ ＴＭＰ８７ＰＨ４７Ｕ单片机及各部分硬件电路
一
组给负离子、静电除尘供电。这样既降 该控制系统需要一套控制器能适应不
ＴＭＰ８７ＰＨ４７Ｕ单片机是ＴＯＳＨＩＢＡ公 低主变压器的负担，同时使主芯片与负离 同的机型，我们采用了ＥＥＰＲＯＭ存储控制
司推出的新型单片机。它采用先进的 子、静电除尘不共地，确保负离子、静电 技术，将不同机型的转速、摆风角度、系
４９
一
维普资讯
研究・探讨
统保护温度 版本号等存储在ＥＥＰＲＯＭ
Ｑ ＬＣＤ显示抗干扰处理根据设定参
４．４软件抗干扰处理
中，软件掩膜后通过更换ＥＥＰＲＯＭ参数就 数和当前状态，形成显示缓冲区数据。将 软件使用程序模块化、ＬＣＤ抗干扰
可用在任何机型上。
ＰＣ机
技术、分时间片调用等技术完善软件的抗
干扰能力。单片机看门狗只能在主程序死
３．６硬件抗干扰及安全处理 机时进行复位处理，实际发现遥控接收中
网关
网关
在系统设计中采用了不共地技术、两
控制
控制
断、定时器会被干扰打乱，接收死机，经
级滤波技术、光电隔离技术等，提高系统 过试验，我们采用软件看门狗和单片机看
的抗干扰能力，ＰＣＢ布线充分考虑强、弱
ＭＩＵ板 ＭＩＵ板
门狗结合，当软件计数器溢出时表示程序
电间的安全、可靠距离，尤其是地线的布
工作不正常，则复位系统。
控制器
控制器
置，元器件的选用符合“ｕＬ”的要求，电
五结论
开始
磁兼容性试验符合欧洲ＣＩＳＰＥＲＩ４—２测试
’
本电控系统在硬件、软件设计
要求。
ＭＣＵ韧蛤化 置软件看九猗 读ＥＥＰＲＯＭ数据
ＭＡ【Ｎ 一
中引入抗干扰设计，重点解决网络
调用处理各种功能子程序
通讯、共地干扰、ＬＣＤ显示、遥控
４软件描述
，
调用处理各种控制子程序
接收干扰问题，软件具有完善的控
本软件设计实现的控制功能有红外遥
●
制功能和抗干扰能力。 妙一
控信息的接收、温度Ａ／Ｄ采样、继电器、
调用输出驱动子程序
ｔ
蜂鸣驱动、ＬＣＤ显示程序、各模式运行、
返回主程序Ｍａｉｎ
人Ｉ１ ２ｍｓ中峨
ＭＩＵ网络通讯程序。软件开发采用工程化
图２主程序框图
的方法，遵循软件开发的规范，有利于开 需要显示的数据传送到ＨＴＩ６２ＩＤ的数据
清溢出标志位
发过程的控制和管理，保证软件质量，也 缓存区，在遇到干扰的情况下ＬＣＤ显示出
基准时钟产生子程序
利于今后的软件维护。系统的开发经过了
现抖动甚至不显示，我们将软件改为每１ Ｓ
时问片（２ｍｓ）
● ● ●
设想分析阶段、设计阶段、调试改进阶段、 传送控￣ＩＪＨＴＩ６２１Ｄ所需的命令，同时在数
运行实验阶段。控制软件采用汇编语言编
据线增加ｎ型滤波，彻底解决１６２１Ｄ受到
蜂 器驱动Ｌ口） 描显示按睦凌取 抖萄 盖薯嚣
程，从功能定义、存储器分配、程序编制、
干扰后不能正常显示的问题。
中峨返回
程序调试各个步骤中都运用了面向对象技
术，采用抽象、封装的方法，以对象（数
４．２网络通讯技术
图３定时中断流程框图
据结构）为中心构造系统，有利于保护软 与一般的网络控制不同，本系统增加
件主体结构的稳定性，软件的可重用性也
了ＭＩＵ板通讯协议，整个网络控制采用树
参考文献
较好。
形结构，协议采用异步串行通讯方式Ｉ，ＭＩＵ
本系统软件分为两部分：主程序控制 板与网关通讯采用ＭＡＸ４８５，通讯速率
１ ８一ＢｌＴ ＭｌＣＲｏＣＯＮＴＲｏＬＬＥＲ ＴＬＣＳ一８７０
ＳＥＲｌＥＳ ＤＡＴＡ ＢｏｏＫ ＴＯＳＨｌ队１９９９
软件、定时中断控制软件。主程序循环在
９６００Ｂｐｓ，通信数据量大，校验采用ＣＲＣ校
２ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴＳＹＳＴＥＭ
前台处理周而复始地运行，采用时间片进 验，校验更可靠。
ＧＵｌＤＥ ＴＯＳＨｌＢＡ １ ９９５
３东芝单片机应用指南蔓旦大学计算机科学系微
行任务的调度；定时中断处理程序在后台
机实验室蝙１９９８
４ ＭＡＸｌＭ新产品数据手册．２０００
处理。
４、３中断程序
５何立民．ＭＣ孓５１系列单片机应用系统设计系统
４．１主程序：
ＴＭＰ８７ＰＨ４７Ｕ单片机支持多个中断
配置与接口技术．北京：北京航天航空大学出版
社．１９８９
主程序循环由多个模块组成，见主程 入口，共有ｌ软件中断、外部中断、定时
６白同云吕晓德蝙著《电碰兼容设计＞北京邮电
序框图２所示：
器，计时器等ｌ５个中断源，中断程序编程
大学出版社２００１
７陈柄生《电子可靠性工程＞国防工业出版社１９８７
①温度采集采集３路传感器温度，采
方便，中断时间容易控制但要注意中断嵌
８麦山等基于单片机原理和程序设计北京航空航
用数字滤波，软件定时每隔１６ｍｓ对传感
套的问题。利用单片机定时器ＴＢＴＣＲ产
天大学出版社１９９８
器进行检测，一共采集１２８次，累计求和， 生２ｍｓ中断，中断分６路分别进行各种程
ｆ编辑／刘佳Ｊ
再将数据除１２８取得一次有效平均的采集
序处理，减少中断时间。定时中断流程框
数据。取Ａ／Ｄ平均值程序略。
图所示。
５０