電器與工具
消毒柜控制電路板設(shè)計開發(fā)
以往消毒柜采用了PIC16C5單片機的控制,而AT89S52單片機系統(tǒng)資源更豐富:內(nèi)置RAM32kB模塊、內(nèi)置8位動態(tài)數(shù)碼顯示模塊、內(nèi)置8×8點陣顯示模塊、4位靜態(tài)數(shù)碼顯示模塊、內(nèi)置4路撥動開關(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。該單片機不僅提供豐富的硬件資源,也提供良好的上位機控制軟件,只要通過軟件的功能操作就能實現(xiàn):源代碼的調(diào)試編譯,查找與修改錯誤之處,在線代碼下載等功能?;谝陨蟽?yōu)點,本文采用AT89S52單片機實現(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個模塊組成。軟件部分采用比較流行且比較實用的C語言編程,實現(xiàn)通過按鍵設(shè)定不同消毒干燥程序、利用定時器實行不同環(huán)節(jié)的掃描定時、利用程序判斷來啟動對應(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,實現(xiàn)軟件對硬件的控制。如圖1所示。
圖1是系統(tǒng)設(shè)計方框圖,圖中:LED1,LED2為臭氧消毒指示燈;LED3,LED4為加熱指示燈,開機時所有指示燈均熄滅。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點亮;45min后,LED2熄滅,LED3點亮,同時臭氧繼電器釋放,加熱繼電器吸合,臭氧消毒結(jié)束,進入加熱干燥階段。30min后,LED3熄滅,LED4點亮,再經(jīng)過30min后,LED4熄滅,加熱繼電器釋放,整個消毒、熱干燥過程結(jié)束。需要不同種類的消毒、加熱干燥時,可以通過按鍵KEY2進行選擇,每按1次KEY2,點亮的LED指示燈下移1位,只進行余下的消毒、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
主控電路通過單片機AT89S52編程實現(xiàn):通過按鍵設(shè)定不同消毒、干燥程序;當(dāng)利用定時器實行不同環(huán)節(jié)的掃描定時;利用程序判斷來控制相應(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,通過軟件編程實現(xiàn)不同按鍵表示不同的工作狀態(tài)。P3.1~P3.4分別作為LED1~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,采用動態(tài)掃描顯示方式輪流點亮各自的數(shù)碼管。用P1.1口控制蜂鳴器的工作,在按鍵KEY1,KEY2,KEY3工作時,蜂鳴器開始工作,在軟件中設(shè)置了蜂鳴器鳴叫的時間,時間一到,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
該系統(tǒng)的軟件使用C語言進行編寫,采用模塊化的設(shè)計思想,將設(shè)計劃分為相應(yīng)的程序模塊,分別進行設(shè)計、調(diào)試,增強了程序的條理性。同時還采用自頂向下的程序設(shè)計形式、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)計等特點,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
主要是實現(xiàn)各模塊程序的鏈接。主程序首先進行的是上電初始化,其中包括狀態(tài)指示燈初始化、數(shù)碼管位選信號初始化、以及繼電器控制信號初始化,全部初始化為關(guān)閉狀態(tài)。初始化完成后,單片機不斷循環(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
按鍵掃描是按鍵處理的前提準(zhǔn)備,首先檢查有無鍵按下,若有鍵按下,先經(jīng)過10ms的延時去抖動,防止干擾和誤動作。然后進行重新掃描,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
狀態(tài)顯示是采用動態(tài)掃描顯示方式輪流點亮各自的數(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,臭氧繼電器開始工作,然后開始45min消毒的倒計時,當(dāng)減到分鐘數(shù)為0時,就進入下一個狀態(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,就進入狀態(tài)3,加熱繼電器開始工作,開始進行30min加熱的倒計時,當(dāng)減到分鐘數(shù)為0時,就進入狀態(tài)4,加熱繼電器持續(xù)工作30min,30min加熱結(jié)束后,進入狀態(tài)0,重新等待。
總結(jié)
本文遵循硬件電路可靠、操作簡便,充分借助AT89S52單片機系統(tǒng)的豐富資源,通過硬件的完整設(shè)計和軟件強大的編程等過程,實現(xiàn)了消毒柜的功能控制,具有實際的應(yīng)用價值。
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