基于atmega16單片機(jī)系統(tǒng)的小型室內(nèi)空氣凈化器的研制

1、務(wù)I訇化基于Atmegal6單片機(jī)的小型室內(nèi)空氣凈化器的研制DesignimplementofsmallIndoairpurifierbasedonATmegal6萬(wàn)國(guó)平。，聶惠芬。，萬(wàn)志強(qiáng)，王輝華WANGUO—ping。，NIEHui—fen。，WANZhiqiang，WANGHui—hua(1南昌理工學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系，南昌330013；2合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院，合肥230009)摘要：本文所研制的小型室內(nèi)空氣凈化器是以ATM

2、EGA16單片機(jī)為核心，在完成對(duì)空氣凈化器控制系統(tǒng)功能需求的分析上，進(jìn)行控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)和研發(fā)，最終完成了基于Atmegal6單片機(jī)的小型室內(nèi)空氣凈化器控制系統(tǒng)的研制，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試和實(shí)際運(yùn)用證明，該型號(hào)的小型室內(nèi)空氣凈化器和市場(chǎng)同類產(chǎn)品相比，具有運(yùn)行穩(wěn)定、綠色環(huán)保、便于操作等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng)；Atmegal6；空氣凈化器；單片機(jī)；硬件電路中圖分類號(hào)：TP368文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：Doi：103969／jissn100

3、9—013420128(下)380引言當(dāng)前，世界空氣污染狀況不容樂(lè)觀，而對(duì)于人類生活密切的室內(nèi)空氣質(zhì)量的好壞，一直是對(duì)人類健康造成影響的重要因素，隨著社會(huì)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，越來(lái)越多的各種裝飾材料應(yīng)用于家居生活中，同時(shí)，也正是這些應(yīng)用新的科學(xué)技術(shù)合成的裝飾材料，不斷揮發(fā)出各種對(duì)人體健康有害的氣體物質(zhì)，如甲醛、二氧化硫等，為了去除這些有害的氣體物質(zhì)，對(duì)室內(nèi)的空氣進(jìn)行凈化就顯得尤為必要，本文所要介紹的就是一款以ATMEGA16單片機(jī)為控制

4、芯片的小型的、主要應(yīng)用于室內(nèi)的空氣凈化器控制系統(tǒng)，該空氣凈化器控制系統(tǒng)性能穩(wěn)定、環(huán)保節(jié)能、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。1系統(tǒng)功能需求分析rI】空氣凈化器應(yīng)用十分廣泛，本文所研制的是一種以Atmega16單片機(jī)為核心處理器的小型室內(nèi)使用的空氣凈化器，系統(tǒng)功能需求分析如圖1所示。電源控制L__一。顯示系統(tǒng)_』紫外燈管使用時(shí)間計(jì)時(shí)核心按鍵控制L__微__JEEPRoM數(shù)據(jù)保存處理器蜂鳴器報(bào)警控制L__定時(shí)設(shè)置圖1空氣凈化器系統(tǒng)功能需求分析該空氣凈化器主要是依靠

5、紫外燈管發(fā)出適當(dāng)波長(zhǎng)的紫外線，利用紫外線能破壞微生物細(xì)胞中的DNA(脫氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)的分子結(jié)構(gòu)，造成生長(zhǎng)性細(xì)胞死亡或再生性細(xì)胞死亡這一原理，達(dá)到凈化室內(nèi)空氣的目的。當(dāng)給凈化器接通電源工作后，系統(tǒng)即按照程序設(shè)定的紫外燈管使用壽命開(kāi)始計(jì)時(shí)，中間如有停電、關(guān)機(jī)等操作，系統(tǒng)自動(dòng)把先前計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)保存在EEPROM中，以便在下次凈化器正常工作后，在之前計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)上繼續(xù)計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)的數(shù)據(jù)達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定的紫外燈管的壽命時(shí)，LED報(bào)警燈開(kāi)始報(bào)

6、警提示，這時(shí)應(yīng)予更換紫外燈管，更換燈管后，按下相應(yīng)按鍵，這時(shí)先前保存在EEPROM中的數(shù)據(jù)清零，空氣凈化器在通電正常工作后，計(jì)時(shí)器重新計(jì)時(shí)。2控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)由對(duì)空氣凈化器控制系統(tǒng)的功能需求分析，主要從硬件和軟件兩個(gè)方面介紹空氣凈化器控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。21硬件總體設(shè)計(jì)按照實(shí)現(xiàn)空氣凈化器的功能需求可知，系統(tǒng)硬件設(shè)備主要由Atmegal6單片機(jī)、LED燈、電感線圈、按鍵、紫外燈管、蜂鳴器、溫度傳感器以及其他電子元器件組成?？諝鈨艋饔布O(shè)

7、計(jì)如圖2所示。由硬件設(shè)計(jì)圖可知，空氣凈化器是以Atmega16單片機(jī)為核心，并在此基礎(chǔ)上來(lái)實(shí)現(xiàn)凈化器的功能需求的。Atmega16單片機(jī)是基于增強(qiáng)的AVRRISC結(jié)收稿日期：20120330作者簡(jiǎn)介：萬(wàn)國(guó)平(1959一)，男，江西進(jìn)賢人，教師，主要從事單片機(jī)方面的研究。[128]第34卷第8期2012—8(下)學(xué)兔兔www.xuetutu.com1甸№圖5紫外燈管比較反饋電路端口。當(dāng)空氣凈化器正常工作時(shí)，流經(jīng)電子鎮(zhèn)流器中電流的一路經(jīng)過(guò)電

8、感，LM393的2或6腳檢測(cè)到大約245V的電壓，進(jìn)行比較，另外一路的電壓大約為05V，同時(shí)，LM393的1或7腳輸出低電平給單片機(jī)的PB2或PB3口，經(jīng)單片機(jī)判斷后，發(fā)出紫光燈工作正常的信號(hào)。如果紫外燈管不工作，則電子鎮(zhèn)流器就沒(méi)有電流輸出，此時(shí)，LM393的2或6腳就檢測(cè)不到電壓，LM393的1或7腳便輸出高電平給單片機(jī)PB2或PB3端口，單片機(jī)經(jīng)判斷就會(huì)發(fā)出紫光燈工作不正常的信號(hào)且控制蜂鳴器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。32定時(shí)模塊設(shè)計(jì)紫外燈的殺菌

9、強(qiáng)度會(huì)隨著使用時(shí)間的增加而逐漸衰減，一般應(yīng)在其殺菌強(qiáng)度將至70％后，及時(shí)更換紫外燈管，這樣可以獲得最佳的凈化空氣的效果，紫外燈管從開(kāi)始使用到更換完畢這一段使用時(shí)間即為使用壽命’，一般在紫外燈管的說(shuō)明書(shū)上也會(huì)給出使用壽命，為了在燈管使用到期后及時(shí)有效地更換燈管，保證最佳的殺菌效果，這就需要定時(shí)功能，得益于Atmegal6單片機(jī)內(nèi)置有多個(gè)帶預(yù)分頻的，功能強(qiáng)大的8位和16位計(jì)數(shù)／定時(shí)器，可以非常方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)紫外燈管工作時(shí)間的定時(shí)計(jì)數(shù)功能，同時(shí)

10、為了提高定時(shí)計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性，在硬件電路上加入了一個(gè)16MHz的晶振。空氣凈化器的定時(shí)流程圖如圖6所示。4結(jié)論本文所研制的小型室內(nèi)空氣凈化器控制系統(tǒng)，是基于Atmegal6單片機(jī)為核心處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)對(duì)空氣凈化器功能需求的分析，設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的硬件電路和軟件程序，最終實(shí)現(xiàn)了空氣凈化器的功能要求，達(dá)到了預(yù)定的設(shè)計(jì)目標(biāo)。本控制系統(tǒng)硬件電路采用ProtelDXP軟件進(jìn)[1301第34卷第8期2012—8(下)圖6空氣凈化器定時(shí)流程圖行設(shè)計(jì)、

11、開(kāi)發(fā)，在研制過(guò)程中采用Proteus軟件進(jìn)行電路的仿真；軟件方面采用c語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)程序，開(kāi)發(fā)環(huán)境為CodeVisionAVR軟件，硬件和軟件都完成后，下載程序進(jìn)行整機(jī)的調(diào)試和運(yùn)行，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。參考文獻(xiàn)：[1]吳忠標(biāo)，趙偉榮室內(nèi)空氣污染及凈化技術(shù)【M】化學(xué)工業(yè)出版社，2005【2]何德林空氣凈化技術(shù)手冊(cè)lM]電子工業(yè)出版社，1985[3]馬潮高檔8位單片機(jī)ATmegal28原理與開(kāi)發(fā)應(yīng)用指南【M]北

12、京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004[4]李果，董玉德DesignandresearchtheSoftwareofAir—purifierControlSystembasedonATmega128microcontroller，2011IEEEInternationalConferenceonComputerScienceandAutomationEngineering(CSAE2011)【5】任俊龍基于AVR單片機(jī)的空氣凈化器控制系統(tǒng)

13、的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)IJ1合肥：合吧工業(yè)大學(xué)，2010【6】YuYing，ZhouLei，MinHaoDesignandVLSIImplementationofAnAsyn—chronousLowPowerMicrocontroller[J]20014thInternationalConferenceOnASIC2001，(33)：797—799【7]劉歡基于AVR單片機(jī)的移相零電壓逆變電阻焊接電源的研究【D]杭州：浙江大學(xué)，2008[8]