1 概述

EM78P156E是臺灣義降電子公司采用CMOS技術(shù)制造的8位單片機，它具有低功耗、高速度等特點，其內(nèi)部含有看門狗、RAM、ROM、可編程計時/計數(shù)器、內(nèi)外部中斷、SLEEP模式及雙向三態(tài)I/O口，其豐富的應用資源和低廉的價格已使其在各個應用領(lǐng)域取得了重大成功，如充電器，遙控器，語言復讀機，汽車防盜報警器，無繩電話等。

筆者依據(jù)EM78P156E的特點設計了一個可應用于紅外自動水龍頭產(chǎn)品的實用電路，并在試用后取得了良好效果。

2 EM78P156E的特點

圖1是EM78P156E的管腳圖，它的主要參數(shù)和特點如下：
●工作電壓：2.5V～5.5V。
●工作頻率范圍：采用晶振時為：DC～36MHz；采用RC振蕩器時為DC～4MHz（5V）：
●低功耗：在5V/4MHz條件下的電流消耗為2mA，在SLEEP時為1μA；
●具有OTP型，其程序存儲器為1k×13；
●具有多種振蕩形式，帶有SLEEP省電模式；
●內(nèi)含14個特殊功能寄存器，含48×8bit內(nèi)部RAM；
●可由軟件控制雙向I/O口，以構(gòu)成上拉電阻、下拉電阻或集電極開路輸出。

3 紅外水龍頭的工作原理及特點

圖2為紅外水龍頭的工作原理圖。它是利用紅外發(fā)射電路和接收電路配合單片機來工作的。發(fā)射電路定時間歇發(fā)射發(fā)外脈沖，當人要洗手時對紅外產(chǎn)生反射，從而使接收電路接收到紅外信號，再由單睡機控制電磁閥打開水龍頭出水，當人手離開時，接收電路無法收到反射信號，單片機則控制電磁關(guān)閉水龍頭。為使這種家用或公共場合用的產(chǎn)品具有更高的安全性和可靠性，設計者普遍使用電池作為工作電源，因而對電路整機的功耗要求應足夠的小，一般來講應該從以下幾個方面來減少功耗：

（1）為了便于電磁閥的驅(qū)動，采用4節(jié)1.5V電池供電，CPU工作使用HT1033穩(wěn)壓輸出的3.3V電壓，以降低CPU的工作功耗。為防止在電池電壓降低后紅外水龍判斷的工作可靠性下降，該電路設計有電池電壓檢測電路，當電池電壓降低到一定程序時，電路具有通過指示燈閃爍提醒用戶更換電池的功能。

（2）圖3所示為電磁閥的控制電路，它通過兩個I/O控制腳電平的翻轉(zhuǎn)來對電磁閥進行開/關(guān)控制。電磁閥開關(guān)動作的控制脈沖寬度可選為30ms，隨著該脈沖寬度的增加，電路的功耗將會加大，但如果該脈沖太窄的話，一方面無法驅(qū)動電磁閥工作，另一方面還會使電池電壓下降從而電磁閥失控。因而應采用軟件進行判斷補償：當計數(shù)電磁閥開關(guān)次數(shù)達到一定數(shù)值時，應適當增加電磁閥控制脈沖寬度，也可以根據(jù)使用次數(shù)逐級增加脈寬。這樣既能穩(wěn)定控制電磁閥又能合理分配使用能量。

（3）圖4所示是該紅外水龍頭的發(fā)射/接收電路。發(fā)射電路中的穩(wěn)壓二極管起著穩(wěn)定發(fā)射距離的作用，它能保證電池電壓下降后發(fā)射距離保持穩(wěn)定。該發(fā)射電路以間歇方式工作，它每隔0.5秒發(fā)射一次脈寬為50μs的窄脈沖。接收電路也采用間歇供電方式，在CPU做發(fā)射脈沖的時候打開接收電路的工作電源，然后檢測是否收到反射脈沖。檢測完畢后再關(guān)閉接收電源。

（4）在設計CPU軟件時，由于EM78P156程序存儲器的容量為1k，因而可以將多種沖水功能程序放大同一片OTP芯片中，工作時再從I/O口管理判斷應執(zhí)行的功能段。這樣可以減少產(chǎn)品庫存，并提高利用率。WDT看門狗的打開信號可作為SLEEP工作模式的喚醒源，如果WDT的基本定時周期為18ms，那么，WDT看門狗應在大約每隔0.56s時產(chǎn)生一次看門狗復位動作。另外，該紅外水龍頭還設計有連續(xù)出水一分鐘自動關(guān)閉電磁閥的功能。這是為在異物阻擋使單片機誤判斷時，不致于水流不停而設計的。圖5所示是該紅外水龍頭的軟件工作程序方框圖。

4 結(jié)束語

該設計思路已經(jīng)在產(chǎn)品中得到了驗證，該產(chǎn)品已經(jīng)進入了批量生產(chǎn)階段，其整機功耗電源水于35μA。另外，低廉的成本和超長的電池使用壽命都為該產(chǎn)品的推廣和應用提供了極大的發(fā)展空間。