瑞萨16位MCU RL78/G1M在便携式喷雾消毒设备中的应用

<strong><font color="#38447a">引 言</font> </strong>

全球疫情防控形势依旧紧张，使用便携式喷雾消毒设备，可以更好地对物品表面进行消毒，依靠锂电池工作可以让其使用更为便捷，通过旋钮可以进行水量调节，同时具备蓝光功能，另外有状态LED灯提示设备正常工作、电池电量低、充电中。

<strong><font color="#38447a">瑞萨解决方案</font> </strong>

本文提供了一个高效的便携式喷雾消毒解决方案示例。该解决方案使用了瑞萨的多个部件，包括16位MCU RL78/G1M，同步降压稳压器ISL85415和升降压稳压器ISL85403。将这些设备与其他部件（包括锂电池，LED照明设备和其他组件）组合在一起，可以廉价而轻松地实现此解决方案。

<strong><font color="#38447a">RL78/G1M特性</font> </strong>

RL78/G1M系列采用20引脚TSSOP封装（4.4×6.5mm，0.65mm间距），同时具有用于电机驱动的实时输出端子，可以实现120度通电控制及BLDC电机驱动。适用于小家电、玩具、办公设备等电机控制。

使用BLDC，具有驱动能力高、噪声低、抖动小的优点，而在瑞萨官网上也有丰富的BLDC固件应用说明。另外还可以使用RL78/G1M快速原型开发板进行快速导入。该解决方案也易于移植到更高规格的RL78 MCU，例如RL78/G14、RL78/G1F等。

RL78/G1M微控制器的概要如下所示：

<center><img src="http://mcu.eetrend.com/files/2022-04/wen_zhang_/100559530-249979-1.png&…; alt=“图1: 芯片功能图"></center><center><i>图1: 芯片功能图</i></center>

该解决方案使用了RL78/G1M的实时输出控制器，实时输出控制器可以通过使用TAU的PWM输出功能来控制一台直流电动机或两台步进电动机。实时输出控制器可以通过使用中断INTP0作为触发器来切断定时器输出。

可以使用软件设置以以下任意一种状态输出强制截止信号：高阻态、低电平、高电平或截止无效。实时输出控制器的框图如下。

<center><img src="http://mcu.eetrend.com/files/2022-04/wen_zhang_/100559530-249980-2.png&…; alt=“图2: 实时输出控制器框图"></center><center><i>图2: 实时输出控制器框图</i></center>

<strong><font color="#38447a">系统设计</font> </strong>

系统要求：

<ul>
<li>
<p>锂电池电压规格：3.7V</p>
</li>
<li>
<p>电池充电管理IC：给锂电池充电</p>
</li>
<li>
<p>集成FET稳压器：ISL85415（实现电池电压3.7V转换到3.3V）；ISL85403（实现电池电压3.7V转换到12V）</p>
</li>
<li>
<p>旋钮：控制水量</p>
</li>
<li>
<p>状态LED灯：正常工作时，LED常亮；电池电量低时，LED快速闪烁；充电时，LED慢速闪烁（充满电时，LED灭）</p>
</li>
<li>
<p>蓝光：可以通过蓝光开关，打开/关闭蓝光</p>
</li>
<li>
<p>电池低电量检测：当电池电量低时，提醒操作者为设备充电</p>
</li>
</ul>

<center><img src="http://mcu.eetrend.com/files/2022-04/wen_zhang_/100559530-249981-3.png&…; alt=“图3: 系统框图"></center><center><i>图3: 系统框图</i></center>

注：虽然在此图中使用了霍尔传感器，但无需使用霍尔传感器亦可实现该应用。

<strong>RL78/G1M使用的外围功能：</strong>

<center><img src="http://mcu.eetrend.com/files/2022-04/wen_zhang_/100559530-249982-4.png&…; alt=“表1: 外围功能"></center><center><i>表1: 外围功能</i></center>

<strong>RL78/G1M使用到的引脚：</strong>

<center><img src="http://mcu.eetrend.com/files/2022-04/wen_zhang_/100559530-249983-5.png&…; alt=“表2: 引脚功能"></center><center><i>表2: 引脚功能</i></center>

<strong><font color="#38447a">系统操作概要</font> </strong>

<ul>
<li>
<p>首先，手持式喷雾消毒设备本身是依靠锂电池工作的，所以在使用前先要确保锂电池有电。</p>
</li>
<li>
<p>通过旋钮选择水量大小，按下开关按键以开启设备。</p>
</li>
<li>
<p>可对收到物品的包装盒等进行消毒杀菌，将喷雾口靠近物品，来回左右慢慢移动，即可杀灭物品上面看不见的致病细菌。</p>
</li>
<li>
<p>正常工作时，状态LED灯常亮。</p>
</li>
<li>
<p>在进行消毒的过程中，也可以通过旋钮改变水量大小。</p>
</li>
<li>
<p>当检测到锂电池电量低时，状态LED灯快速闪烁（2秒闪烁一次），此时需要使用外部电源给锂电池充电。充电时，状态LED灯慢速闪烁（5秒闪烁一次），充满时，状态LED灯灭。</p>
</li>
<li>
<p>再次按下开关键则关闭设备。</p>
</li>
</ul>

<center><img src="http://mcu.eetrend.com/files/2022-04/wen_zhang_/100559530-249984-6.png&…; alt=“图7: 固件流程图"></center><center><i>图7: 固件流程图</i></center>

<strong><font color="#38447a">结论</font> </strong>

由于RL78/G1M的低功耗，使得其更适合应用于手持便携设备。同时，又具备良好的性价比，在系统现有功能实现的基础上，充分利用RL78/G1M的片内外资源，尤其是具有用于电机驱动的实时输出端子。此外，结合高性能、高输入电压充电器以及集成FET稳压器解决方案，使得产品的智能性与应用性大大提高，且缩短了开发时间，降低了开发成本。

来源：<a href="https://mp.weixin.qq.com/s/PqO_lELwroR05NoxZgi3gA">瑞萨MCU小百科（作者：徐晶）</a>
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