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专利名称:家用电器的可配置的电子控制器的制作方法
技术领域:
本发明涉及到用于家用电器的可配置的电子控制器,专用来控制诸如电冰箱、洗衣机、烘干机、洗碗机、空调等等家用电器的功能。控制器可以按照各种方式来配置,以低廉的成本为电器设备提供灵活和优化的控制。
家用电器中使用的电气控制要求具有低成本,因为家用电器的主要目标是廉价、大批量的消费品市场。按照这种需求,在许多家用电器中采用的控制装置仍然是非电子的机电产品。这种控制装置例如有双金属或液体毛细管温度继电器、钟表定时器以及机械式开关和继电器。由于包含易于磨损的机械运动零件,这些控制装置的可靠性受到其本身的局限。另外,反复的热膨胀和收缩会造成热应力磨损。尽管存在先进的电子技术,然而这些控制装置的低成本使其在以往的若干年来仍然在使用。
包括电子控制的固态控制装置已经进入了某些家用电器领域-例如用于洗衣机的控制。这些控制装置大多是围绕着一个用来执行指定控制动作的可编程微型控制器来设计的。在家用电器的具体应用环境中往往要处理大量的信号和装置(例如传感器、开关、电动机等等),这其中有些信号是模拟形态的,除了微型控制器之外还需要大量的电路,诸如锁存器、译码器、驱动器、多路复用器、模
-数转换器、数-模转换器等等。或者是采用一种包含所需功能的更加昂贵的微型控制器。无论如何都会增加成本。因此,尽管能够改善可靠性和降低服务支持费用,材料支出方面的直接成本并没有明显地减少。其结果是,家用电器没有充分利用电子技术的优势。美国专利US4158759,4367387,4399352,4406945,4431893,4481393,4504716,4533810,4367387和4504716是这种电子控制应用于各种家用电器的例子。
也有一些公知的可重新配置的电子控制器。美国专利US5306995,5412291,5619614和5647231提出了一些可重新配置的电子控制器。然而,这些专利所包含的发明仅限于洗衣机和烘干机,并且实施的费用比较高,因为它们采用了高度密集计算的逻辑,在基于微处理器的硬件上利用模糊逻辑来实现。上述基于微处理器的实施方案的局限性也适用于这些发明。
本发明的目的是提供一种使用通用ASIC(专用集成电路)控制器件的单一、紧凑、可配置的电子控制单元,能够以低廉的成本克服上述缺点,这种解决方案能够将可靠性提高到理想的水平,并且对降低材料和制造的直接成本具有明显的益处。本发明是用一种基于ASIC的通用控制器实现的,它组合了各种不同家用电器的功能,并且在用于特定的家用电器时可以通过配置来提供所需的一组特征。
ASIC集成了所有必要的控制电路,因而明显地降低了材料支出方面的成本。
为了实现上述目的,本发明提供了一种可配置的电子家用电器控制器,它包括-包含配置数据的非易失性存储器,-可配置的中央控制单元,用于执行基本的处理程序并且控制家用电器的功能,并且可用上述非易失性存储器提供的配置数据来配置成需要的功能,-上述中央控制单元的一组输入被连接到一个输入接口单元的输出,该中央接口单元从家用电器中的各种传感元件接收信号,并且调控这些信号,供上述中央控制单元进一步处理,-上述中央控制单元的一组输出被反馈到上述输入接口单元以用于控制其内部操作,-上述中央控制单元的第二组输入从一个用户接口单元的输出中接收用户输入数据,-上述中央控制单元的第二组输出被反馈到上述用户接口单元以便作为用于通过视听装置将数据输出给用户以及控制其内部操作的信号,-上述中央控制单元的第三输入被连接到一个负载接口单元的一个输出,以用来提供负载状态数据,-上述中央控制单元的第三组输出被连接到上述负载接口单元的输入,由该负载接口单元驱动家用电器中的驱动装置从而控制其操作,-上述中央控制单元的第四输入从一个电源接口单元接收电源状态信号,-上述非易失性存储单元提供非易失性的数据存储,并且连接到由上述中央控制单元、输入接口单元、用户接口单元、负载接口单元和电源接口单元构成的主电路决
,-一个时钟发生器电路的输出被连接到每一个上述主电路块的一个输入,并且产生这些主电路块操作所需的时钟信号,-一个复位电路的输出被连接到每一个上述主电路块的一个输入,并且产生使这些主电路块正确初始化所需的复位信号,-主电路块各部件之间的设置安排是这样的上述中央控制单元从上述输入接口单元接收由家用电器中的各种传感器件提供的传感参数数据,从上述用户接口单元接收用户所需的数据,从上述负载接口单元接收负载状态数据,以及从上述电源接口单元接收电源状态数据,并且按照其配置的功能处理所有这些数据,然后将信号提供给上述负载接口单元的输入,用来操作家用电器的驱动装置以控制其操作,并且将信号提供给上述用户接口单元的输入以用于为用户提供反馈。
上述中央控制单元包括-可配置的逻辑电路,用来执行确定家用电器功能的基本控制算法,按照由上述非易失性存储器提供的配置数据可以配置所需的功能,-上述可配置逻辑电路的一组输入被连接到上述输入接口单元的输出,用来从家用电器的各种传感器件接收信号,-上述可配置逻辑电路的一组输出被连接到上述输入接口单元的输入,用来控制其内部操作,-上述可配置逻辑电路的第二组输入被连接到上述用户接口单元的一个输出,用来接收用户提供的数据,-上述可配置逻辑电路的第二组输出被连接到上述用户接口单元的输入,用来为用户提供反馈,并且控制上述用户接口单元的内部操作,
-上述可配置逻辑电路的第三输入被连接到上述负载接口单元的一个输出,用来接收关于负载状态的数据,-上述可配置逻辑电路的第三组输出被连接到上述负载接口单元的一个输入,用来控制负载,并且控制上述负载接口单元的内部操作,
-上述可配置逻辑电路的第四输入被连接到上述电源接口单元的一个输出,用来接收电源状态数据,-上述可配置逻辑电路的第五输入被连接到一个计数器和定时器块,它包含家用电器操作所需的一个计数器和定时器的阵列,-上述可配置逻辑电路的第六输入被连接到一个存储电路,用来读出其中存储的数据,-上述可配置逻辑电路的第五输出被连接到上述存储电路,用于在其中写入数据,-上述可配置逻辑电路的第七输入被连接到一个顺序控制电路的输出,该顺序控制电路提供所需的控制信号,用来规定由上述可配置逻辑电路执行的操作顺序,-上述可配置逻辑电路的第八输入被连接到一个实时时钟电路(RTC),该实时时钟电路提供可配置逻辑电路在工作中所需的日历钟信息,-上述可配置逻辑电路的第六输出被连接到上述RTC电路的输入,用来在需要时设置RTC值,-上述可配置逻辑电路、顺序控制电路、计数器和定时器块、存储器块和RTC电路之间的设置安排是这样的由上述可配置逻辑电路使用由上述存储器块、上述计数器和定时器块、及上述
RTC电路提供的数据,在来自上述顺序控制电路的信号的控制下,处理从上述输入接口单元接收的传感器数据、从上述用户接口单元接收的用户需求数据、由上述负载接口单元提供的负载状态数据、以及由上述电源接口单元提供的电源状态数据以便产生所需要的用于通过上述负载接口单元去控制负载的输出、提供用户所需的通过上述用户接口单元的反馈数据、并且提供所需的信号,以便用于去更新存储在上述存储器块、上述计数器和定时器块和上述RTC电路中的数据,以供后续的处理中使用。
上述输入接口单元包括-传感器驱动电路,用来为连接到电子家用电器控制器的外部传感器件提供偏置信号,-每个上述传感器驱动电路的输出被连接到一个模拟多路复用器的一个通道的输入,
-上述模拟多路复用器的输出被连接到一个模-数转换器的输入,-上述模-数转换器中包含内置的电路,用来校正来自每个传感器件的信号的灵敏度和偏移,-上述模-数转换器的输出被连接到一个数字比较器的一个输入,-上述数字比较器的另一个输入被连接到上述中央控制单元,用来接收一个参考信号,-上述数字比较器的输出被连接到一个数字多路复用器的一个输入,-上述数字多路复用器的另一个输入从家用电器的各种传感器件接收数字信号,-上述数字多路复用器的输出被连接到一个噪声滤波器的输入,-上述噪声滤波器的输出被连接到上述中央控制单元的一个输入,为其提供从各种传感器件接收的信号数据,
-一个数字多路分解器从上述中央控制单元接收输入信号,并且产生多个数字输出信号,用来扫描家用电器中的各种数字传感器件的状态,-上述模拟多路复用器、上述模-数转换器、上述数字比较器、上述数字多路复用器、以及上述噪声滤波器之间的设置安排是这样的由上述模拟多路复用器电路在来自上述中央控制单元的信号的控制下选择从模拟传感器接收的传感器数据,该数据由上述模-数转换器转换成数字形式并提供给上述数字多路复用器的输入,该数字多路复用器还从家用电器的数字传感器件中直接接收其他数字信号,由使用上述中央控制单元提供的信号的上述数字多路分解器提供的信号来扫描所述数字传感器件,然后在来自上述中央控制单元的信号的控制下将它们逐个提供给上述噪声滤波器的输入以进行滤波并且提供给上述中央控制单元以进行处理。
上述用户接口单元包括-传感器驱动电路,为用来获得用户选择值的各种模拟部件例如电位器提供偏置信号,-每个上述传感器驱动电路的输出被连接到一个模拟多路复用器的一个通道的输入,-上述模拟多路复用器的输出被连接到一个模-数转换器的输入,-上述模-数转换器中包含用来提供对来自每个传感器件的信号的灵敏度和偏移的内置校正的电路,-上述模-数转换器的输出被连接到一个数字比较器的一个输入,
-上述数字比较器的另一个输入是用户接口单元从中央控制单元接收的一个参考信号,-上述数字比较器的输出被连接到一个数字多路复用器的一个输入,-上述数字多路复用器的另一个输入从用来接收用户输入的各种前面板开关接收数字信号,-上述数字多路复用器的输出被连接到一个噪声滤波器的输入,-上述噪声滤波器的输出被连接到上述中央控制单元的一个输入,-一个数字多路分解器从上述中央控制单元接收输入信号,并且产生多个数字输出信号,以用来扫描各种数字输入的状态,例如是用来获得用户输入的开关,-来自上述中央控制单元的第二组信号被连接到一组锁存器,-每个上述锁存器的输出被连接到一个显示和音频驱动器电路的输入,该电路包含用来驱动显示装置和音频输出装置以便为用户提供输出数据的电路,-上述模拟多路复用器、上述模-数转换器、上述数字比较器、上述数字多路复用器、上述噪声滤波器、上述数字多路分解器以及上述显示和音频驱动器电路之间的设置安排是这样的由上述模拟多路复用器电路在来自上述中央控制单元的信号的控制下选择从用户接口中的模拟传感器接收的传感器数据,该数据由上述模-数转换器转换成数字形式并提供给上述数字多路复用器的输入,该数字多路复用器还从用户接口中的数字传感器件直接接收其他数字信号,由使用来自上述中央控制单元的信号的上述数字多路分解器提供的信号来扫描所述数字传感器件,并且在来自上述中
央控制单元的控制下将它们有选择地提供给上述噪声滤波器进行滤波并且提供给上述中央控制单元进行处理,同时由上述显示和音频驱动器电路按照上述中央控制单元提供的数据来驱动外部显示和音频输出装置。
上述负载接口单元包括-多个锁存器,用来存储从上述中央控制单元接收的数据,-每个上述锁存器的输出被连接到一个开关控制电路的输入,-每个上述开关控制电路的输出驱动一个用于操作负载的开关,该负载是家用电器中用来控制其操作的一个驱动装置,-每个上述开关的一端被连接到负载,而开关的另一端连接到用来检测通过负载的电流的一个电流传感器,-每个上述电流传感器的输出被连接到一个模拟多路复用器的一个输入,-上述模拟多路复用器的输出被连接到一个负载检测电路的输入,该负载检测电路包括对来自每个分路的信号的灵敏度和偏移的内置的校正,-上述负载检测电路的输出被连接到一个数字比较器的一个输入,-上述数字比较器的另一个输入是由上述负载接口单元从中央控制单元接收的一个参考信号,-上述数字比较器的输出被连接到上述中央控制单元的一个输入,-上述锁存器、上述开关驱动电路、上述开关、上述电流传感器、上述模拟多路复用器、上述负载电流检测电路、上述数字比较器和上述输出锁存器之间的设置安排是这样的由上述负载电流检测电路将上述负载电流传感器接收的负载电流数据转换成数字形式,由上述数字比较器将其与上述中央控制单元提供的参考数据相比较,并且提供给上述中央控制单元,后者通过上述锁存器提供用来控制上述开关驱动电路操作的信号。