基于單片機(jī)控制的家電產(chǎn)品硬件故障診斷

海南省技師學(xué)院 吉訓(xùn)循

基于單片機(jī)控制的家電產(chǎn)品硬件故障診斷

海南省技師學(xué)院 吉訓(xùn)循

隨著單片機(jī)控制技術(shù)在家電產(chǎn)品領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，快速、準(zhǔn)確診斷此類產(chǎn)品的故障成為新時(shí)代維修工作者必備的技能。此文先簡介單片機(jī)基本電路及其應(yīng)用，再以實(shí)例詳談基于單片機(jī)的家電產(chǎn)品的硬件故障分析思路和診斷方法。

單片機(jī)；家電產(chǎn)品；硬件故障診斷

前言

單片機(jī)因體積小、功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在家用電器上。用單片機(jī)取代傳統(tǒng)的機(jī)械控制部件，使家用產(chǎn)品走向智能化，這對家用電子產(chǎn)品故障分析和診斷工作提出新的要求.筆者正是從這個(gè)角度出發(fā)，以分體式空調(diào)局部電路為例，談?wù)劥祟惣译姰a(chǎn)品（硬件部分引起的）的故障分析思路和診斷方法。

1　單片機(jī)簡介

單片機(jī)全稱單片微型計(jì)算機(jī)。由微處理器、存儲器和I/O接口等一些實(shí)時(shí)控制器件組成。

1.1單片機(jī)基本電路

基本電路是指單片機(jī)電路正常工作不能缺少的基本連線電路。包括4部分：電源供電電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路，存儲器設(shè)定電路。

1.1.1電源供電電路

單片機(jī)工作電壓可由市網(wǎng)電壓經(jīng)降壓、整流、穩(wěn)壓、濾波等環(huán)節(jié)得到，也可由固定直流電源。

1.1.2時(shí)鐘電路

單片機(jī)工作時(shí)，從取指令到譯碼再進(jìn)行微操作，必須在時(shí)鐘信號控制下才能有序地進(jìn)行，時(shí)鐘電路為單片機(jī)工作提供基本時(shí)鐘。

1.1.3復(fù)位電路

無論是在單片機(jī)剛接上電源或是運(yùn)行過程中發(fā)生故障都需要復(fù)位。復(fù)位電路將單片機(jī)內(nèi)部各電路的狀態(tài)恢復(fù)到一個(gè)確定的初始值，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。

1.1.4存儲器設(shè)定電路

通過設(shè)定片外程序存儲器選用端選擇存儲器。此端口接高電平，選用內(nèi)部存儲器；接低電平，則選用外部存儲器。對于片內(nèi)無存儲器的單片機(jī)，必須接低電平，強(qiáng)制選用外部存儲器。使用時(shí)，此管腳不能懸空，懸空會造成系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。這點(diǎn)初學(xué)者比較容易忽略。

1.2單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)

單片機(jī)和外圍接口電路構(gòu)成單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。從應(yīng)用領(lǐng)域來看，單片機(jī)主要用于控制。單片機(jī)系統(tǒng)的核心是單片機(jī)，要實(shí)現(xiàn)一定的功能，除了以上基本電路外還需外接接口電路，同時(shí)還要由對應(yīng)的軟件控制，才能正常運(yùn)行。

2　基于單片機(jī)控制的家電產(chǎn)品硬件故障產(chǎn)生的原因及診斷

應(yīng)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)智能控制的家用電器，其核心部分是單片機(jī)，初學(xué)者在分析和診斷此類家電產(chǎn)品的故障時(shí)應(yīng)予以重視?？紤]的因素、維修采取的方法都應(yīng)在傳統(tǒng)家電產(chǎn)品的基礎(chǔ)上有所增加。此外，此類家電的故障可能是硬件故障，也有可能是軟件故障，本文筆者僅就硬件引起的故障進(jìn)行分析。

2.1產(chǎn)生故障的原因

單片機(jī)最小系統(tǒng)和外圍設(shè)備是故障產(chǎn)生的兩大方面。具體原因主要有：

2.1.1元器件引起的故障

單片機(jī)系統(tǒng)由電阻、電容、晶體管等元器件組成。元器件本身性能差或設(shè)計(jì)參數(shù)的余量過小等造成的元器件失效，以及周圍環(huán)境溫度過高、過冷或裝置散熱不良造成元器件加速老化或損壞、 芯片引腳脫焊、連線斷裂等都會引起故障。

2.2.2制造工藝引起的故障

焊接時(shí)， 虛焊、焊錫點(diǎn)太大、積塵或受潮漏電、印刷板金屬化孔阻變大，印刷板銅膜有裂痕， 各種接插件的接觸不良等制造工藝缺陷引起的故障。

2.2.3系統(tǒng)不可靠引起的故障

振動(dòng)沖擊造成器件松動(dòng)、內(nèi)部和外部的干擾、邏輯電平不穩(wěn)定、走線和布局不合理等都會引起系統(tǒng)可靠性差，從而產(chǎn)生故障。

2.2故障診斷一般思路和方法

2.2.1思路

（1）檢查單片機(jī)最小系統(tǒng)工作條件是否滿足。如供電、時(shí)鐘振蕩、復(fù)位信號、輸入輸出端控制信號是否正常。（2）外圍設(shè)備的供電、主要芯片或元器件等是否正常。

2.2.2方法

（1）直觀檢查法。也叫感官法，指通過人的眼看、手摸、耳聽、鼻聞等方法來發(fā)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)所產(chǎn)生的故障。此方法是對故障的一種初步檢測。如：用眼查看系統(tǒng)電路板有無斷裂，焊點(diǎn)有無虛焊，接插件有無脫落，元件有無燒焦等異?，F(xiàn)象；用手觸摸電子元器件是否有過熱，輕搖各元器件的連線看是否松動(dòng)等等。

（2）比較法。不能用替換的方式確定故障的場合，則只能用比較法。當(dāng)懷疑某部件或器件有故障時(shí)，可分別測試兩臺處于同一型號同一工作狀態(tài)的機(jī)器的相同部位， 比較其特征，來幫助判別和排除故障。

（3） 逐點(diǎn)對照法。類似比較法，測量故障系統(tǒng)各關(guān)鍵點(diǎn)的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)電位，然后與原調(diào)試好的系統(tǒng)對應(yīng)點(diǎn)測得的電位進(jìn)行對照比較， 從中發(fā)現(xiàn)問題。靜態(tài)電位是指將單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)上帶 IC 座的集成電路芯片都取下，然后接上電源，測得的電位。動(dòng)態(tài)電位是指單片機(jī)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)測得的電位。

（4）逐步判斷法。難以用感官法定位的故障， 可選用逐步判斷法。 選取合適的工具，如邏輯筆，測元器件引腳電平，根據(jù)故障現(xiàn)象分析判斷， 逐步縮小范圍， 最后確定故障部位。

（5）替換法。當(dāng)判斷某塊集成電路芯片有問題時(shí)， 可用型號匹配的好芯片替換， 此法簡單易行。

3　分體式空調(diào)機(jī)故障診斷實(shí)例

3.1故障現(xiàn)象

開機(jī)時(shí)，室內(nèi)風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行，室外機(jī)不啟動(dòng)，不制冷。

如圖1所示，KFR-20W分體式空調(diào)機(jī)控制電路采用4位單片機(jī)uPD75028作為主控器，該芯片與幾個(gè)比較與非門電路和驅(qū)動(dòng)集成電路組成整機(jī)控制電路。主控芯片的61腳輸出高電平經(jīng)D2反相器，輸出低電平，功率繼電器得電工作，驅(qū)動(dòng)室外風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。這里僅就單片機(jī)控制系統(tǒng)和室外風(fēng)機(jī)局部電路的故障進(jìn)行分析。

圖1　分體式空調(diào)機(jī)局部電路圖

3.2診斷步驟

第一步：檢測D1的61腳信號是否正常。不正常，應(yīng)重點(diǎn)排查單片機(jī)最小系統(tǒng)；正常，執(zhí)行第二步。

第二步：檢測D2的11腳信號信號是否正常。不正常，檢查D2（檢測D2工作電壓，若正常可更換反相器，看故障是否消除）；正常，執(zhí)行第三步。

第三步：檢測繼電器12V電源是否正常。不正常，檢測電源線路；正常，執(zhí)行第四步；

第四步：檢測繼電器線圈是否開路或短路。是，更換繼電器；否則檢查室外風(fēng)機(jī)。

3.3診斷方法

（1）用直觀檢查法進(jìn)行判斷。從外觀上看有無異常跡象， 如有無斷線、元件是否過熱及有無怪味等現(xiàn)象。

（2）測量主控芯片的電源等引腳是否符合邏輯要求。

（3）測量芯片復(fù)位信號能否產(chǎn)生。按下復(fù)位按鈕， 應(yīng)能測到高電平， 抬起按鈕時(shí)應(yīng)能測到低電平。

（4）測量單片機(jī)時(shí)鐘信號。用示波器觀察XTAL2 引腳脈沖幅度、寬度及脈沖的前后沿是否符合要求。也可用邏輯筆測試 XTAL2 引腳， 觀察脈沖指示燈是否閃爍。若不閃爍， 說明外部振蕩電路有故障。

（5）用邏輯筆對邏輯信號進(jìn)行跟蹤， 判斷驅(qū)動(dòng)門、邏輯門是否正常。

3.4故障排除

主控芯片同時(shí)控制室內(nèi)外風(fēng)機(jī)，開機(jī)時(shí)，室內(nèi)風(fēng)機(jī)正常啟動(dòng)，說明單片機(jī)系統(tǒng)基本工作條件已滿足。用萬用表測得主控芯片61腳的電平為高電平，但是在反相器的11腳測得的電平仍為高電平。隨后測量反相器工作電壓正常，故初步判斷故障由反相器引起，更換反相器。接上電源，重新開機(jī)，空調(diào)正常運(yùn)行，故障消除。

3.5注意事項(xiàng)

（1）在采用替換法插拔集成電路時(shí)絕對不允許帶電， 以免造成芯片被擊穿。

（2）維修過程中須做好保護(hù)，確保人身安全，如采用直觀檢查法用手觸摸電路板上元器件時(shí)，要先關(guān)掉電源。

4　結(jié)束語

隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，家用電子產(chǎn)品將更加智能化、數(shù)字化，維修工作者唯有不斷學(xué)習(xí)，不斷更新知識，在實(shí)踐過程中不斷提高專業(yè)知識與維修技能，才能與時(shí)代共進(jìn)步。

［1］辛長平.家用電器技術(shù)基礎(chǔ)與檢修實(shí)例.電子工業(yè)出版社， 2005.

［2］ 張義，陳敵北 .例說8051.人民郵電出版社，2006.

［3］吳曉艷.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的故障診斷方法.http：//www.cnki.com.cn，2007.