基于單片機控制的家電產品硬件故障診斷

海南省技師學院 吉訓循

基于單片機控制的家電產品硬件故障診斷

海南省技師學院 吉訓循

隨著單片機控制技術在家電產品領域的廣泛應用，快速、準確診斷此類產品的故障成為新時代維修工作者必備的技能。此文先簡介單片機基本電路及其應用，再以實例詳談基于單片機的家電產品的硬件故障分析思路和診斷方法。

單片機；家電產品；硬件故障診斷

前言

單片機因體積小、功能強等優點，廣泛應用在家用電器上。用單片機取代傳統的機械控制部件，使家用產品走向智能化，這對家用電子產品故障分析和診斷工作提出新的要求.筆者正是從這個角度出發，以分體式空調局部電路為例，談談此類家電產品（硬件部分引起的）的故障分析思路和診斷方法。

1　單片機簡介

單片機全稱單片微型計算機。由微處理器、存儲器和I/O接口等一些實時控制器件組成。

1.1單片機基本電路

基本電路是指單片機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、時鐘電路、復位電路，存儲器設定電路。

1.1.1電源供電電路

單片機工作電壓可由市網電壓經降壓、整流、穩壓、濾波等環節得到，也可由固定直流電源。

1.1.2時鐘電路

單片機工作時，從取指令到譯碼再進行微操作，必須在時鐘信號控制下才能有序地進行，時鐘電路為單片機工作提供基本時鐘。

1.1.3復位電路

無論是在單片機剛接上電源或是運行過程中發生故障都需要復位。復位電路將單片機內部各電路的狀態恢復到一個確定的初始值，并從這個狀態開始工作。

1.1.4存儲器設定電路

通過設定片外程序存儲器選用端選擇存儲器。此端口接高電平，選用內部存儲器；接低電平，則選用外部存儲器。對于片內無存儲器的單片機，必須接低電平，強制選用外部存儲器。使用時，此管腳不能懸空，懸空會造成系統不能正常運行。這點初學者比較容易忽略。

1.2單片機應用系統

單片機和外圍接口電路構成單片機應用系統。從應用領域來看，單片機主要用于控制。單片機系統的核心是單片機，要實現一定的功能，除了以上基本電路外還需外接接口電路，同時還要由對應的軟件控制，才能正常運行。

2　基于單片機控制的家電產品硬件故障產生的原因及診斷

應用單片機實現智能控制的家用電器，其核心部分是單片機，初學者在分析和診斷此類家電產品的故障時應予以重視。考慮的因素、維修采取的方法都應在傳統家電產品的基礎上有所增加。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行分析。

2.1產生故障的原因

單片機最小系統和外圍設備是故障產生的兩大方面。具體原因主要有：

2.1.1元器件引起的故障

單片機系統由電阻、電容、晶體管等元器件組成。元器件本身性能差或設計參數的余量過小等造成的元器件失效，以及周圍環境溫度過高、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， 虛焊、焊錫點太大、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系統不可靠引起的故障

振動沖擊造成器件松動、內部和外部的干擾、邏輯電平不穩定、走線和布局不合理等都會引起系統可靠性差，從而產生故障。

2.2故障診斷一般思路和方法

2.2.1思路

（1）檢查單片機最小系統工作條件是否滿足。如供電、時鐘振蕩、復位信號、輸入輸出端控制信號是否正常。（2）外圍設備的供電、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、鼻聞等方法來發現單片機系統所產生的故障。此方法是對故障的一種初步檢測。如：用眼查看系統電路板有無斷裂，焊點有無虛焊，接插件有無脫落，元件有無燒焦等異常現象；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。當懷疑某部件或器件有故障時，可分別測試兩臺處于同一型號同一工作狀態的機器的相同部位， 比較其特征，來幫助判別和排除故障。

（3） 逐點對照法。類似比較法，測量故障系統各關鍵點的靜態或動態電位，然后與原調試好的系統對應點測得的電位進行對照比較， 從中發現問題。靜態電位是指將單片機應用系統上帶 IC 座的集成電路芯片都取下，然后接上電源，測得的電位。動態電位是指單片機系統處于正常工作狀態時測得的電位。

（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，根據故障現象分析判斷， 逐步縮小范圍， 最后確定故障部位。

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

3　分體式空調機故障診斷實例

3.1故障現象

開機時，室內風機正常運行，室外機不啟動，不制冷。

如圖1所示，KFR-20W分體式空調機控制電路采用4位單片機uPD75028作為主控器，該芯片與幾個比較與非門電路和驅動集成電路組成整機控制電路。主控芯片的61腳輸出高電平經D2反相器，輸出低電平，功率繼電器得電工作，驅動室外風機轉動。這里僅就單片機控制系統和室外風機局部電路的故障進行分析。

圖1　分體式空調機局部電路圖

3.2診斷步驟

第一步：檢測D1的61腳信號是否正常。不正常，應重點排查單片機最小系統；正常，執行第二步。

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；否則檢查室外風機。

3.3診斷方法

（1）用直觀檢查法進行判斷。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）測量芯片復位信號能否產生。按下復位按鈕， 應能測到高電平， 抬起按鈕時應能測到低電平。

（4）測量單片機時鐘信號。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行跟蹤， 判斷驅動門、邏輯門是否正常。

3.4故障排除

主控芯片同時控制室內外風機，開機時，室內風機正常啟動，說明單片機系統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，空調正常運行，故障消除。

3.5注意事項

（1）在采用替換法插拔集成電路時絕對不允許帶電， 以免造成芯片被擊穿。

（2）維修過程中須做好保護，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，要先關掉電源。

4　結束語

隨著單片機技術的發展，家用電子產品將更加智能化、數字化，維修工作者唯有不斷學習，不斷更新知識，在實踐過程中不斷提高專業知識與維修技能，才能與時代共進步。

［1］辛長平.家用電器技術基礎與檢修實例.電子工業出版社， 2005.

［2］ 張義，陳敵北 .例說8051.人民郵電出版社，2006.

［3］吳曉艷.單片機應用系統的故障診斷方法.http：//www.cnki.com.cn，2007.