消毒柜控制電路板設(shè)計(jì)開發(fā)

以往消毒柜采用了PIC16C5單片機(jī)的控制，而AT89S52單片機(jī)系統(tǒng)資源更豐富：內(nèi)置RAM32kB模塊、內(nèi)置8位動(dòng)態(tài)數(shù)碼顯示模塊、內(nèi)置8×8點(diǎn)陣顯示模塊、4位靜態(tài)數(shù)碼顯示模塊、內(nèi)置4路撥動(dòng)開關(guān)、內(nèi)置8位LED發(fā)光二極管、內(nèi)置3路0～5V之間可調(diào)的電壓、內(nèi)置2路SPI和I2C總線接口。該單片機(jī)不僅提供豐富的硬件資源，也提供良好的上位機(jī)控制軟件，只要通過(guò)軟件的功能操作就能實(shí)現(xiàn)：源代碼的調(diào)試編譯，查找與修改錯(cuò)誤之處，在線代碼下載等功能?；谝陨蟽?yōu)點(diǎn)，本文采用AT89S52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)消毒柜的消毒、加熱和照明的控制系統(tǒng)。

一、消毒柜系統(tǒng)組成及框圖

在消毒柜中采用AT89S52單片機(jī)的控制系統(tǒng)，其硬件由主控電路、按鍵電路、繼電控制電路、工作指示燈、蜂鳴器、數(shù)碼管顯示電路以及電源電路等7個(gè)模塊組成。軟件部分采用比較流行且比較實(shí)用的C語(yǔ)言編程，實(shí)現(xiàn)通過(guò)按鍵設(shè)定不同消毒干燥程序、利用定時(shí)器實(shí)行不同環(huán)節(jié)的掃描定時(shí)、利用程序判斷來(lái)啟動(dòng)對(duì)應(yīng)繼電器的工作、控制發(fā)光二極管指示不同的工作狀態(tài)等功能，最后將軟件程序和硬件電路相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)軟件對(duì)硬件的控制。如圖1所示。

圖1是系統(tǒng)設(shè)計(jì)方框圖，圖中：LED1，LED2為臭氧消毒指示燈；LED3，LED4為加熱指示燈，開機(jī)時(shí)所有指示燈均熄滅。按鍵KEY1是演示按鍵，用于人為地減少軟件中設(shè)置的消毒和加熱的時(shí)間。按鍵KEY2是設(shè)定按鍵，按下KEY2則LED1亮，臭氧繼電器吸合，開始工作；45min后，LED1熄滅，LED2點(diǎn)亮；45min后，LED2熄滅，LED3點(diǎn)亮，同時(shí)臭氧繼電器釋放，加熱繼電器吸合，臭氧消毒結(jié)束，進(jìn)入加熱干燥階段。30min后，LED3熄滅，LED4點(diǎn)亮，再經(jīng)過(guò)30min后，LED4熄滅，加熱繼電器釋放，整個(gè)消毒、熱干燥過(guò)程結(jié)束。需要不同種類的消毒、加熱干燥時(shí)，可以通過(guò)按鍵KEY2進(jìn)行選擇，每按1次KEY2，點(diǎn)亮的LED指示燈下移1位，只進(jìn)行余下的消毒、干燥程序。按鍵KEY3是照明按鍵，用于控制消毒柜內(nèi)的照明。

二、消毒柜系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

主控電路通過(guò)單片機(jī)AT89S52編程實(shí)現(xiàn)：通過(guò)按鍵設(shè)定不同消毒、干燥程序；當(dāng)利用定時(shí)器實(shí)行不同環(huán)節(jié)的掃描定時(shí)；利用程序判斷來(lái)控制相應(yīng)繼電器的工作；控制發(fā)光二極管，指示不同的工作狀態(tài)等功能。演示按鍵KEY1與P3.6口相連接，設(shè)定按鍵KEY2與P3.7口相連接，照明按鍵KEY3與P3.5口相連，通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)不同按鍵表示不同的工作狀態(tài)。P3.1～P3.4分別作為L(zhǎng)ED1～LED4指示二極管的輸出口，以表示消毒柜不同的工作狀態(tài)模式：當(dāng)LED1亮?xí)r，表明消毒柜工作在消毒45min2消毒45min2加熱30min2加熱30min的模式；當(dāng)LED2亮?xí)r，表示工作在消毒45min2加熱30min2加熱30min的模式；當(dāng)LED3亮?xí)r，表明工作在加熱30min2加熱30min的模式；當(dāng)LED4亮?xí)r，表明工作在加熱30min的模式。而P1.2～P1.4口分別作為加熱、照明、臭氧3個(gè)繼電器的控制輸出口。數(shù)碼管顯示采用的是3位LED七段數(shù)碼顯示，由P0.6～P0.4口分別作為數(shù)碼管顯示的位選端口，P2.0～P2.7口作為字形代碼輸出口，采用動(dòng)態(tài)掃描顯示方式輪流點(diǎn)亮各自的數(shù)碼管。用P1.1口控制蜂鳴器的工作，在按鍵KEY1，KEY2，KEY3工作時(shí)，蜂鳴器開始工作，在軟件中設(shè)置了蜂鳴器鳴叫的時(shí)間，時(shí)間一到，蜂鳴器就停止工作。電源電路采用是的線性穩(wěn)壓電路，經(jīng)LM7805三端穩(wěn)壓塊輸出5V的穩(wěn)定電壓給電路供電。

三、消毒柜系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)的軟件使用C語(yǔ)言進(jìn)行編寫，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，將設(shè)計(jì)劃分為相應(yīng)的程序模塊，分別進(jìn)行設(shè)計(jì)、調(diào)試，增強(qiáng)了程序的條理性。同時(shí)還采用自頂向下的程序設(shè)計(jì)形式、外部設(shè)備盡量采用中斷方式和CPU聯(lián)絡(luò)、軟件抗干擾設(shè)計(jì)等特點(diǎn)，以便于系統(tǒng)模塊化、提高程序效率和系統(tǒng)可靠性。

3.1系統(tǒng)的主程序設(shè)計(jì)

主要是實(shí)現(xiàn)各模塊程序的鏈接。主程序首先進(jìn)行的是上電初始化，其中包括狀態(tài)指示燈初始化、數(shù)碼管位選信號(hào)初始化、以及繼電器控制信號(hào)初始化，全部初始化為關(guān)閉狀態(tài)。初始化完成后，單片機(jī)不斷循環(huán)，根據(jù)不同的輸入執(zhí)行相應(yīng)的按鍵掃描、按鍵處理、狀態(tài)顯示、繼電器工作。

3.2按鍵掃描與處理的程序設(shè)計(jì)

按鍵掃描是按鍵處理的前提準(zhǔn)備，首先檢查有無(wú)鍵按下，若有鍵按下，先經(jīng)過(guò)10ms的延時(shí)去抖動(dòng)，防止干擾和誤動(dòng)作。然后進(jìn)行重新掃描，如果前后2次掃描相同，則置有鍵按下標(biāo)志位，向按鍵處理程序發(fā)送相應(yīng)鍵值。

3.3數(shù)碼管顯示和繼電控制程序設(shè)計(jì)

狀態(tài)顯示是采用動(dòng)態(tài)掃描顯示方式輪流點(diǎn)亮各自的數(shù)碼管。而繼電器的工作是根據(jù)消毒柜所處的模式以及所設(shè)定的分鐘數(shù)而定的，當(dāng)處于狀態(tài)1時(shí)，臭氧繼電器開始工作，然后開始45min消毒的倒計(jì)時(shí)，當(dāng)減到分鐘數(shù)為0時(shí)，就進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)(即狀態(tài)2)，臭氧繼電器持續(xù)工作45min，45min臭氧消毒結(jié)束后，就進(jìn)入狀態(tài)3，加熱繼電器開始工作，開始進(jìn)行30min加熱的倒計(jì)時(shí)，當(dāng)減到分鐘數(shù)為0時(shí)，就進(jìn)入狀態(tài)4，加熱繼電器持續(xù)工作30min，30min加熱結(jié)束后，進(jìn)入狀態(tài)0，重新等待。

總結(jié)

本文遵循硬件電路可靠、操作簡(jiǎn)便，充分借助AT89S52單片機(jī)系統(tǒng)的豐富資源，通過(guò)硬件的完整設(shè)計(jì)和軟件強(qiáng)大的編程等過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了消毒柜的功能控制，具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。

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