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3.2、硬件設(shè)計(jì)
3.2.1、系統(tǒng)硬件電路
燃?xì)饪刂破饔布驁D如圖3所示，主要包括主控制器STC12C5204、輔助控制器STC12C5201、MCU同步電路、電源電路、輸入電路、輸出控制電路等幾個(gè)部分。圖3中出現(xiàn)的英文縮寫含義略——編者注。
3.2.2、系統(tǒng)輸入電路
（1）火焰檢測電路
圖4為燃?xì)饪刂破骰鹧鏅z測電路圖，主要利用火焰的導(dǎo)電性和整流效應(yīng)而設(shè)計(jì)。火焰檢測對系統(tǒng)來說非常重要，故探測點(diǎn)Fire同時(shí)連接到了MCU1和MCU2的I/O口上。
圖4中FE為火焰探測器，電阻R46、R22和電容C4構(gòu)成低通濾波器。電阻R47和R14組成L型衰減器，使J10與N之間得到10.67V交流電壓。電容C3起到交流耦合作用，使FE端得到純凈的交流信號。在FE點(diǎn)火時(shí)，1mm內(nèi)約產(chǎn)生兩萬伏高壓脈沖，故電路中采用大功率電阻R46與R22，可以盡量拉開火焰探頭與檢測電路中比較器及光耦的距離，以保護(hù)電路。
無火焰存在時(shí)，F(xiàn)E端直流分量為零，在上拉電阻R17作用下，LM393同相輸入端INA+電壓為+0.7V，比較器輸出為邏輯1，光耦不導(dǎo)通，F(xiàn)ire為低電平;有火焰存在時(shí)，燃?xì)馊紵鳟a(chǎn)生離子體，當(dāng)電源提供的交流電信號接觸到火焰探針時(shí)，可在火焰上形成通路，相當(dāng)于J10與零線之間接入一個(gè)二極管，具有單向?qū)ㄌ匦裕骱蟛ㄐ稳鐖D5所示，此時(shí)直流分量為負(fù)值。比較器同相輸入端INA+為DC-0.7V，比較器的輸出為邏輯0，光耦導(dǎo)通，F(xiàn)ire為高電平。
（2）低壓檢測電路
如圖6所示，為燃?xì)饪刂破鞯蛪簷z測電路圖。由于電壓不足時(shí)會影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，因此，需要對系統(tǒng)電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。
低壓檢測通過比較器和低壓檢測電路共同完成。圖6中LOWVOLT是低壓檢測點(diǎn)，與主控MCU的I/O口相連接，高電平表示檢測電壓偏低，低電平表示電壓正常。網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)5V1比零線電壓高5V，經(jīng)分壓，反相輸入端INB一的電壓為1.875V，同相輸入端INB+的電壓為30kΩ/（30kΩ+3MΩ）×待測電壓臨界值為181.8V，若同相輸入端的電壓低于反相輸入端，即供電電壓低于預(yù)設(shè)值，則光耦導(dǎo)通，LOWVOLT檢測到上升沿。
3.2.3、系統(tǒng)輸出控制電路
系統(tǒng)輸出控制電路邏輯如圖7所示，故障報(bào)警燈和風(fēng)機(jī)連在干路上，其他電路包括兩個(gè)燃?xì)饪刂崎y門、點(diǎn)火裝置以及執(zhí)行器均需接受風(fēng)機(jī)的總控制，即只有在風(fēng)機(jī)打開的前提下，系統(tǒng)才允許進(jìn)行輸氣、點(diǎn)火等動作。
3.3、軟件設(shè)計(jì)
3.3.1、系統(tǒng)軟件架構(gòu)
圖8為燃?xì)饪刂破鬈浖軜?gòu)圖，顯示了軟件的主要組成部分及其嵌套關(guān)系。
3.3.2、主控MOU芯片加密及加密驗(yàn)證軟件設(shè)計(jì)
主控MCU加密基礎(chǔ)是STC12C5201AD系列芯片的每一個(gè)單片機(jī)在出廠時(shí)都具有全球唯一的序列號（ID號），可以在單片機(jī)上電后通過相關(guān)指令從內(nèi)部RAM單元F1H～F7H中存儲的連續(xù)7個(gè)單元值來獲取該單片機(jī)的ID號，利用其唯一性對MCU進(jìn)行加密。此時(shí)，再燒錄流程控制程序則只能匹配當(dāng)前芯片。加密軟件流程、密碼驗(yàn)證軟件流程如圖9、圖10所示。
3.3.3、系統(tǒng)流程控制軟件設(shè)計(jì)
結(jié)合系統(tǒng)功能要求及被測參數(shù)的相關(guān)性，確定各任務(wù)如下：
TASK#1：開機(jī)檢測（鎖存錯(cuò)誤檢測，火焰檢測，低壓檢測），重復(fù)檢測7次。
TASK#2：CPI檢測，重復(fù)檢測20次。
TASK#3：開機(jī)前LP檢測，重復(fù)檢測20次。
TASK#4：打開風(fēng)機(jī)，兩個(gè)周期后進(jìn)行風(fēng)機(jī)電平檢測。
TASK#5：打開SA，進(jìn)行火焰檢測和RWtest檢測，重復(fù)檢測40次。
TASK#6：關(guān)閉SA，進(jìn)行火焰檢測和RWtest檢測，重復(fù)檢測60次。
TASK#7：打開BV2，4個(gè)周期后進(jìn)行火焰檢測。
TASK#8：關(guān)閉IG點(diǎn)火器，進(jìn)行RWtest檢測，LP檢測，重復(fù)檢測14次。
TASK#9：打開BV2，進(jìn)行火焰檢測，RWtest檢測，LP檢測，重復(fù)檢測24小時(shí)。
根據(jù)任務(wù)的執(zhí)行順序，畫出如圖11所示系統(tǒng)主程序流程圖，以及圖12所示sEOS系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度流程圖。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，首先進(jìn)行密碼驗(yàn)證，驗(yàn)證通過后進(jìn)行系統(tǒng)初始化，包括I/O口輸入輸出模式初始化、系統(tǒng)輸出控制模塊初始化、定時(shí)器初始化及任務(wù)切換時(shí)任務(wù)狀態(tài)值初始化。由于STC芯片內(nèi)置R/C振蕩器隨著溫度變化，其提供的頻率會有一定溫漂，加上制造工藝方面的誤差，導(dǎo)致內(nèi)部R/C振蕩器不夠敏感，因此燃?xì)饪刂破鞒跏蓟瓿珊螅枰鶕?jù)工頻交流電頻率（50Hz）來獲取校正后的芯片頻率，以此來保證系統(tǒng)運(yùn)行控制的精度。產(chǎn)生中斷間隔（一個(gè)“ClockTick”）為20ms，根據(jù)系統(tǒng)功能對時(shí)間精度的需求，sEOS任務(wù)調(diào)度和切換周期定為0.5s，即每隔0.5s系統(tǒng)查詢一下任務(wù)狀態(tài)當(dāng)前值，根據(jù)該值決定任務(wù)的調(diào)度。
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