第4节 系统控制（单片机控制）电路基础知识

小家电产品采用的系统控制电路实际上是一种单片机控制电路。该电路主要由微处理器（CPU或MCU）、存储器、功能操作键和操作显示电路等构成，如图1-136所示。部分小家电产品的系统控制电路还设置了遥控电路。

一、单元电路的作用

1. 微处理器

微处理器（Central Processing Unit，简称CPU）是电脑型小家电产品的信息处理和控制指挥中心，它主要由控制器、运算器及寄存器构成。

（1）控制器

控制器按照设置的程序，逐条读取存储器内的命令。每读取一条命令，首先分析这条命令的含义，然后根据不同的含义向CPU各有关电路发出命令，控制各部位电路的工作状态。只有执行完一条命令后，才能读取下一条命令，直至读取完毕。

（2）运算器

运算器（ALU）的功能：一是完成加、减、乘、除的算术运算，二是完成与、或、异或的逻辑运算，三是完成信息传递。在运算电路中，参与运算的数据是从存储器内取出的，运算后的结果还要存储到存储器内。运算器的运算和存储数据的操作都是通过控制器的控制来实现的。

（3）寄存器

寄存器可分为通用寄存器（累加器）和专用寄存器两大类。通用寄存器用于存放CPU在处理过程中的必要信息。专用寄存器包括指令寄存器（IR）、标志寄存器（F）、程序寄存器（PC）。其中IR用来存放待译码的指令，F用于存放运算结果的特征值，（PC）用来指示程序运行的位置。

2. 存储器

存储器就是存放程序和数据的信息库。向存储器存入数据称为写入，从存储器内取出数据为读取，而为存储器执行读或写的操作称为访问。

存储器有只读存储器（Read Only Memory，简称ROM）和随机读取存储器（Random Access Memory，简称RAM）两种。其中，ROM最大的特点是信息可长久保存，它内部的信息是采用存储器读写器等专用设备固化的。而RAM存放的数据在断电后会丢失，所以只用于CPU工作时的信息暂存。

由于小家电产品的信息、数据较单一，所以存储器都集成在CPU内部。而彩电、彩显功能较多，所以需要采用容量大的存储器，所以它们的存储器几乎都是单独设置的。

二、基本工作条件

和彩电的系统控制电路一样，小家电的系统控制电路若想正常工作，也必须满足供电、复位信号和时钟信号正常的3个基本工作条件。

1. 供电

由电源电路输出的5V电压送到CPU供电端，为CPU内部电路供电。大部分CPU能够在4.5～5.3V供电区间正常工作。

2. 复位信号

CPU的复位方式有低电平复位和高电平复位两种。采用低电平复位方式的复位端有0V→5V的复位信号输入，采用高电平复位方式的复位端有一个5V→0V的复位信号输入。下面以常见的低电平复位电路为例介绍复位原理。

开机瞬间5V电源电压在滤波电容的作用下是从0逐渐升高到5V的，使复位电路输出的复位信号也从低电平到高电平。当低电平复位信号加到CPU后，它内部的控制器、寄存器、存储器等电路开始复位；当复位信号为高电平后，CPU复位结束，开始正常工作。

3. 时钟信号

小家电产品的系统时钟振荡器与彩电一样，也是由CPU内的振荡器与外接的振荡晶体通过振荡产生正常的时钟脉冲，作为系统控制电路之间的通信信号。

三、控制及显示电路

1. 控制电路

控制电路有两种：一种是面板上的功能操作键，通过这些按键可实现开关机、调整烹饪模式和加热温度调整等；另一种是来自电流检测电路、保护电路的信号，通过对这些信号的识别完成电流自动调整和保护性关机控制，以免小家电损坏。

显示电路是通过指示灯或显示屏（数码显示管或LCD显示屏）对工作状态或保护状态进行显示，不仅方便用户的使用，而且还便于故障的检修。

2. 典型故障

若CPU的3个基本工作条件电路异常，CPU不能工作，会产生整机不工作、电源指示灯亮或不亮的故障。电源指示灯是否发光取决于其供电或控制方式。另外，电源电路、时钟振荡电路异常还会产生工作紊乱的故障。

操作键开路会产生不能开机或某些功能失效的故障，而按键接触不良会产生工作状态有时正常有时异常的故障。

四、故障检测

怀疑供电异常时可采用电压法进行判断。怀疑复位电路异常时通常采用电阻、电容检测法对所采用的元器件进行判断。怀疑时钟振荡电路异常时，最好采用代换法对晶振、移相电容进行判断。怀疑按键接触不良时用数字万用表的二极管挡在路测量就可方便地测出。