基于STM8S系列MCU的速热饮水机的控制板卡设计

摘 要：本文描述了一种基于STM8S103K3 MCU速热饮水机的控制板卡设计，控制板卡集水箱液位检测，低液位报警，水温检测，恒温控制，出水流量控制，满足市场上对速热饮水机控制板卡的性能要求，整个板卡性价比高，通用性好，对相关产品有一定的借鉴意义。

关键词：速热饮水机；STM8S103K3；NTC 温度检测；PID控温

中图分类号：TP368.12

随着人们生活水平的提高，越来越多的家庭希望在家里随时都有生活热水供应，不但可以用来洗个舒服的热水澡，也可用用来洗手或做其他用途。在欧洲，不管是家庭还是普通的餐馆的洗手间，这都是已经实现了的现实生活，可以这么说，这是现代文明的象征。在我国，随着居住水平的改善和提高，多套卫生间的房子越来越被我们认可和接受。家中需用热水的地方（热水点）也越来越多。据调查结果显示：90.8%的家庭认为需要在生活中增加热水，60%的家庭认为热水量应该达到4倍以上，除了洗澡增加热水。

1 系统硬件构成

1.1 系统描述。传统饮水机，底部加热，反复预热，千滚水，单一水温，缝隙大，滋生细菌；目前的速热（即热）饮水机格昂贵，并易出现水箱漏水，内部器件易生锈，出黄水烧出的水有异味，杯大不好接水，噪音较大等。本产品是一种节能健康的速热饮水机，包括机壳、聪明座、速热电加热器和控制电路，符合节能、环保、健康的潮流，主要有以下创新之处：人性化操作界面，特别设有水量选择和温度选择两个按键，人们可根据界面显示的“开水970C、绿茶850C、奶茶650C、常温250C” 进行自由选择，“大杯400mL、中杯250mL、小杯150mL”进行自由选择。其中小杯主要为儿童设计，特别设有“童锁”按键。当童锁功能启用时，其它任何操作键都会暂时失去其控制功能，这就避免了儿童因好奇误操作而导致的危险；内部的板卡中采用液位报警传感器，当液位低于报警点时候，显示报警信号，液晶显示加蜂鸣报警；薄膜按键设计，与传统的硅胶按键相比，薄膜按键具有更好的手感、更长的寿命。采用低噪音设计，工作声音控制在25分贝左右。

1.2 意法半导体STM8S系列介绍。意法半导体是世界最大的半导体公司之一，本设计采用16MHz STM8S 8位单片机，多达8K字节Flash 集成数据EEPROM，10位ADC，3个定时器，UART，SPI，I?C。

芯片特点：高级STM8内核，具有3级流水线的哈佛结构，8K字节FLASH；10K次擦写后在55°C环境下数据可保存20年；数据存储器：640字节真正的数据EEPROM，可达30万次擦写，灵活的时钟控制，4个主时钟源，带有时钟监控的时钟安全保障系统。带有32个中断的嵌套中断控制器6个外部中断向量，最多27个外部中断；高级控制定时器：16位，4个捕获/比较通道，3个互补输出，死区控制和灵活的同步，16位通用定时器，带有3个捕获/比较通道（IC、OC或PWM），带有同步时钟输出的UART，智能卡，红外IRDA，LIN主模式接口，单线接口模块（SWIM）和调试模块（DM），可以方便地进行在线编程和非侵入式调试。

2 应用程序设计

2.1 STM8集成开发环境简介。开发STM8应用系统常见的开发环境有三种：意法半导体公司的ST ToolSet、COSMIC公司的IDEA和瑞典IAR System公司推出的IAR EWSTM8。

（1）ST TOOLSET。ST TOOLSET是ST提供的微控制器开发套件，主要包括两部分软件：ST Visual Develop （STVD）和ST Visual Programmer （STVP），支持STM8全系列MCU的开发。ST Visual Develop （STVD）是ST微控制器的集成开发环境，主要面向ST的8位微控制器产品。STVD可以创建、调试以及烧录ST微控制器。STVD提供了一个免费的汇编编译器。用户可使用汇编语言直接在此环境中（STVD）编写汇编程序。ST Visual Programmer （STVP）是ST提供的用于生产或批量的专用烧录软件。

（2）COSMIC。Cosmic公司（Cosmic Software Inc.）的Cosmic C编译器（Cosmic C compiler）及全套嵌入开发工具支持STM8系列产品的开发。Cosmic产品包括C交叉编译器、汇编、连接器、ANSI库、仿真器、硬件调试器和易于使用的集成开发环境（IDEA）。Cosmic公司提供了16K和32K代码大小限制的全功能的免费软件。

（3）IAR。IAR Systems推出开发工具“STM8系列嵌入式设计工作台”（EWSTM8），支持8位微控制器市场主流的STM8系列产品，如图1所示。IAR EWSTM8嵌入式设计工作台提供一整套开发工具，包括一个项目管理器、编辑器和项目创建工具（C语言编译器和链接器）。该工作台还为开发人员提供调试功能，可以连接意法半导体价格低廉的在线调试器ST-LINK以及先进的高端仿真器STice。本文的软件开发环境是IAR for STM8。

2.2 STM8开发工具。目前，有两款开发工具可以支持STM8的开发：STX-RLINK和ST-LINK。其中ST-LINK是ST研发的开发工具，支持STM32和STM8 两个产品系列的仿真调试。

2.3 应用层程序架构设计。软件系统划分：按键检测，液晶显示，液位报警传感器检测，加热板通断控制，热敏电阻温度检测输入信号，AD转换，PWM控制。

按键通过keyscan（）函数来读取，根据读取的按键值，LCD显示对应图标

本系统有4个操作按键，分别是运行，水量选择，温度选择，童锁

运行键：根据已选择操作选项进行操作，当在运行时候按下此按键无效。

水量选择键：此键只有在解锁和非运行状态有效，可以选择三种出水状态。

温度选择键：此键只有在解锁和非运行状态有效，可以选择4种出水温度状态。

以上三个按键的可操作条件是液位不能低于初始状态，否则锁住所有按键。

童锁键：按下此键，屏蔽其他三个按键，如在运行状态，运行结束后锁住按键。

3 结语

本文所提出的小家电上应用stm8s控制设计的速热饮水机。系统软件根据功能模块划分成多个任务，开发出相应的应用程序，使得软件编程结构清晰明了，升级可维护性好，系统实时性和可靠性有保证，对于小家电的开发应采用stm8s控制提供了一种思路。

参考文献：

[1]RM0016 reference manual，http：//.

[2]K53N512QSG / REV 0，http：//.

[3]100-uCOS-III-Freescale-Kinetis-002，http：//.

[4]K53 Sub-Family Reference Manual，http：//.

作者单位：无锡机电高等职业技术学校，江苏无锡 214000