3.2、硬件設計

3.2.1、系統硬件電路

燃氣控制器硬件框圖如圖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部分。圖3中出現的英文縮寫含義略——編者注。

3.2.2、系統輸入電路

（1）火焰檢測電路

圖4為燃氣控制器火焰檢測電路圖，主要利用火焰的導電性和整流效應而設計。火焰檢測對系統來說非常重要，故探測點Fire同時連接到了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點火時，1mm內約產生兩萬伏高壓脈沖，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，以保護電路。

無火焰存在時，FE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，光耦不導通，Fire為低電平;有火焰存在時，燃氣燃燒器產生離子體，當電源提供的交流電信號接觸到火焰探針時，可在火焰上形成通路，相當于J10與零線之間接入一個二極管，具有單向導通特性，整流后波形如圖5所示，此時直流分量為負值。比較器同相輸入端INA+為DC-0.7V，比較器的輸出為邏輯0，光耦導通，Fire為高電平。

（2）低壓檢測電路

如圖6所示，為燃氣控制器低壓檢測電路圖。由于電壓不足時會影響系統的正常運行，因此，需要對系統電壓進行實時監測。

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，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。網絡點5V1比零線電壓高5V，經分壓，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，即供電電壓低于預設值，則光耦導通，LOWVOLT檢測到上升沿。

3.2.3、系統輸出控制電路

系統輸出控制電路邏輯如圖7所示，故障報警燈和風機連在干路上，其他電路包括兩個燃氣控制閥門、點火裝置以及執行器均需接受風機的總控制，即只有在風機打開的前提下，系統才允許進行輸氣、點火等動作。

3.3、軟件設計

3.3.1、系統軟件架構

圖8為燃氣控制器軟件架構圖，顯示了軟件的主要組成部分及其嵌套關系。

3.3.2、主控MOU芯片加密及加密驗證軟件設計

主控MCU加密基礎是STC12C5201AD系列芯片的每一個單片機在出廠時都具有全球唯一的序列號（ID號），可以在單片機上電后通過相關指令從內部RAM單元F1H～F7H中存儲的連續7個單元值來獲取該單片機的ID號，利用其唯一性對MCU進行加密。此時，再燒錄流程控制程序則只能匹配當前芯片。加密軟件流程、密碼驗證軟件流程如圖9、圖10所示。

3.3.3、系統流程控制軟件設計

結合系統功能要求及被測參數的相關性，確定各任務如下：

TASK#1：開機檢測（鎖存錯誤檢測，火焰檢測，低壓檢測），重復檢測7次。

TASK#2：CPI檢測，重復檢測20次。

TASK#3：開機前LP檢測，重復檢測20次。

TASK#4：打開風機，兩個周期后進行風機電平檢測。

TASK#5：打開SA，進行火焰檢測和RWtest檢測，重復檢測40次。

TASK#6：關閉SA，進行火焰檢測和RWtest檢測，重復檢測60次。

TASK#7：打開BV2，4個周期后進行火焰檢測。

TASK#8：關閉IG點火器，進行RWtest檢測，LP檢測，重復檢測14次。

TASK#9：打開BV2，進行火焰檢測，RWtest檢測，LP檢測，重復檢測24小時。

根據任務的執行順序，畫出如圖11所示系統主程序流程圖，以及圖12所示sEOS系統任務調度流程圖。系統運行時，首先進行密碼驗證，驗證通過后進行系統初始化，包括I/O口輸入輸出模式初始化、系統輸出控制模塊初始化、定時器初始化及任務切換時任務狀態值初始化。由于STC芯片內置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，導致內部R/C振蕩器不夠敏感，因此燃氣控制器初始化完成后，需要根據工頻交流電頻率（50Hz）來獲取校正后的芯片頻率，以此來保證系統運行控制的精度。產生中斷間隔（一個“ClockTick”）為20ms，根據系統功能對時間精度的需求，sEOS任務調度和切換周期定為0.5s，即每隔0.5s系統查詢一下任務狀態當前值，根據該值決定任務的調度。