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消毒柜控制电路板设计开发


以往消毒柜采用了PIC16C5单片机的控制,而AT89S52单片机系统资源更丰富:内置RAM32kB模块、内置8位动态数码显示模块、内置8×8点阵显示模块、4位静态数码显示模块、内置4路拨动开关、内置8位LED发光二极管、内置3路0~5V之间可调的电压、内置2路SPI和I2C总线接口。该单片机不仅提供丰富的硬件资源,也提供良好的上位机控制软件,只要通过软件的功能操作就能实现:源代码的调试编译,查找与修改错误之处,在线代码下载等功能。基于以上优点,本文采用AT89S52单片机实现消毒柜的消毒、加热和照明的控制系统。

一、消毒柜系统组成及框图

在消毒柜中采用AT89S52单片机的控制系统,其硬件由主控电路、按键电路、继电控制电路、工作指示灯、蜂鸣器、数码管显示电路以及电源电路等7个模块组成。软件部分采用比较流行且比较实用的C语言编程,实现通过按键设定不同消毒干燥程序、利用定时器实行不同环节的扫描定时、利用程序判断来启动对应继电器的工作、控制发光二极管指示不同的工作状态等功能,最后将软件程序和硬件电路相结合,实现软件对硬件的控制。如图1所示。

图 1 消毒柜系统设计方框图

图1是系统设计方框图,图中:LED1,LED2为臭氧消毒指示灯;LED3,LED4为加热指示灯,开机时所有指示灯均熄灭。按键KEY1是演示按键,用于人为地减少软件中设置的消毒和加热的时间。按键KEY2是设定按键,按下KEY2则LED1亮,臭氧继电器吸合,开始工作;45min后,LED1熄灭,LED2点亮;45min后,LED2熄灭,LED3点亮,同时臭氧继电器释放,加热继电器吸合,臭氧消毒结束,进入加热干燥阶段。30min后,LED3熄灭,LED4点亮,再经过30min后,LED4熄灭,加热继电器释放,整个消毒、热干燥过程结束。需要不同种类的消毒、加热干燥时,可以通过按键KEY2进行选择,每按1次KEY2,点亮的LED指示灯下移1位,只进行余下的消毒、干燥程序。按键KEY3是照明按键,用于控制消毒柜内的照明。

二、消毒柜系统硬件设计

主控电路通过单片机AT89S52编程实现:通过按键设定不同消毒、干燥程序;当利用定时器实行不同环节的扫描定时;利用程序判断来控制相应继电器的工作;控制发光二极管,指示不同的工作状态等功能。演示按键KEY1与P3.6口相连接,设定按键KEY2与P3.7口相连接,照明按键KEY3与P3.5口相连,通过软件编程实现不同按键表示不同的工作状态。P3.1~P3.4分别作为LED1~LED4指示二极管的输出口,以表示消毒柜不同的工作状态模式:当LED1亮时,表明消毒柜工作在消毒45min2消毒45min2加热30min2加热30min的模式;当LED2亮时,表示工作在消毒45min2加热30min2加热30min的模式;当LED3亮时,表明工作在加热30min2加热30min的模式;当LED4亮时,表明工作在加热30min的模式。而P1.2~P1.4口分别作为加热、照明、臭氧3个继电器的控制输出口。数码管显示采用的是3位LED七段数码显示,由P0.6~P0.4口分别作为数码管显示的位选端口,P2.0~P2.7口作为字形代码输出口,采用动态扫描显示方式轮流点亮各自的数码管。用P1.1口控制蜂鸣器的工作,在按键KEY1,KEY2,KEY3工作时,蜂鸣器开始工作,在软件中设置了蜂鸣器鸣叫的时间,时间一到,蜂鸣器就停止工作。电源电路采用是的线性稳压电路,经LM7805三端稳压块输出5V的稳定电压给电路供电。

消毒柜开发

三、消毒柜系统软件设计

该系统的软件使用C语言进行编写,采用模块化的设计思想,将设计划分为相应的程序模块,分别进行设计、调试,增强了程序的条理性。同时还采用自顶向下的程序设计形式、外部设备尽量采用中断方式和CPU联络、软件抗干扰设计等特点,以便于系统模块化、提高程序效率和系统可靠性。

3.1系统的主程序设计

主要是实现各模块程序的链接。主程序首先进行的是上电初始化,其中包括状态指示灯初始化、数码管位选信号初始化、以及继电器控制信号初始化,全部初始化为关闭状态。初始化完成后,单片机不断循环,根据不同的输入执行相应的按键扫描、按键处理、状态显示、继电器工作。

3.2按键扫描与处理的程序设计

按键扫描是按键处理的前提准备,首先检查有无键按下,若有键按下,先经过10ms的延时去抖动,防止干扰和误动作。然后进行重新扫描,如果前后2次扫描相同,则置有键按下标志位,向按键处理程序发送相应键值。

3.3数码管显示和继电控制程序设计

状态显示是采用动态扫描显示方式轮流点亮各自的数码管。而继电器的工作是根据消毒柜所处的模式以及所设定的分钟数而定的,当处于状态1时,臭氧继电器开始工作,然后开始45min消毒的倒计时,当减到分钟数为0时,就进入下一个状态(即状态2),臭氧继电器持续工作45min,45min臭氧消毒结束后,就进入状态3,加热继电器开始工作,开始进行30min加热的倒计时,当减到分钟数为0时,就进入状态4,加热继电器持续工作30min,30min加热结束后,进入状态0,重新等待。

总结

本文遵循硬件电路可靠、操作简便,充分借助AT89S52单片机系统的丰富资源,通过硬件的完整设计和软件强大的编程等过程,实现了消毒柜的功能控制,具有实际的应用价值。

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