毕业设计-基于单片机的智能消毒设备.docx

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1、毕业论文论文题目：基于单片机的智能消毒设备智能消毒设备【摘要】本系统采用AT89C52单片机为核心，利用它的内部存放器、定时/计数器、中研等资源配合外国设备完成智能消毒的功能。通过捺下不同的按健选择不同消毒时间和模式后电路即开始运行。消毒方法有高温消毒和臭氧消毒两种。电路运行开始后，通过温控开关以及定时自动控制消毒柜内继电器的通电和断电，造时完成对柜内物品的消毒工作，并且通过液晶显示屏和LED灯对消毒柜的状态一目了然。系统在原件实物图焊接好以后，经过调试，所有功能都实现了。即接下开关开始消毒，液晶显示屏上准璃的显示了时钟和剩余时间。时间到后或者温度过揖，维电器警时断开，结束加热，同时蜂鸣器响起

2、，代表消毒结束的LED灯亮。本设计的挣点在于可以对消毒柜进行预妁,让它在预订时间到达时自动进行消毒。因为要顺利完成预的功能，所以该消毒柜还有时钟功能。【关健询】STC89C52;覆为定时：报警提醒；液晶显示目录1 .概述11.1 课题背景11.2 本设计的主要思想22 .智能消毒总体方案设计23 .各模块方案的设计与选择33.1 智能消毒设备的电源模块33.2智能消毒设备的液晶显示模块33.3智能消毒设备的臭氧消毒模块33.4智能消毒设备的单片机控制模块33.5软件编程34.各模块硬件的设计44.1智能消毒设备的电源模块44.2智能消毒设备的电热管加热模块44.3智能消毒设备的臭氧消毒模块54

3、.4智能消毒设备的报警模块54.5智能消毒设备的LED模块54.6智能消毒设备的按键选择模块54.7智能消毒设备的单片机控制模块64. 7.1STC89C52主控局部核心电路6单片机外围晶振电路64. 8智能消毒设备的液晶显示模块74. 8.1LCD1602主要管脚介绍7读写控制时序如表4-2所示84.8.3LCD1602与单片机连接图及实物图85.系统软件设计85.1主程序流程设计85. 2按键扫描及按键处理流程设计85. 3液晶程序流程设计96 .系统调试91 .1仿真测试96 .2单元模块的测试97 .设计展望108 .总结10参考文献10附录一：PCB11附录二：硬件实物图11附录三：

4、程序清单W1.概述1.1 课题背景社会进步经济开展，人们生活条件提高了，讲究的已经不再是温饱，更关键的是如何改变生活质量。人们对消毒的要求已经从干净上升到了方便、省时和智能了。从功能上说，消毒柜通常有高温消毒、臭氧消毒和紫外线消毒3种消毒方式，以及它们之间的组合消毒方式。电热型消毒柜是利用高温发挥杀菌作用。高温对细菌有明显的致死作用。细菌中的蛋白质因受热而发生变性凝固，活性消失，代谢发生障碍，导致死亡。电热型消毒柜的消毒温度应2100C,消毒时间应215分钟。而臭氧的强氧化作用使微生物细胞中多种成份产生不可逆转的变化而死亡,到达消毒、杀菌的成效。这种破坏细胞作用的强弱和臭氧浓度、环境湿度、持续

5、时间有很大的关系。设备随着时间的推移，计算机革命的完成，信息高速公路的飞速开展，我们的工业已经和自动化控制密不可分了。据统计，我国的单片机年容量以达1-3亿片，且每年以大约16%的速度增长，但相对于世界市场我国的占有率还不到1%。这说明单片机应用在我国才刚刚起步，有着广阔的前景。培养单片机应用人才，特别是在工程技术人员普及单片机只是有着重要的现实意义。单片机是二十一世纪七十年代中期开展起来的一种大规模集成电路器件，它在一块芯片内集成了计算机的各个功能，构成一种单片式的微型计算机。二十世纪八十年代以来，国际上单片机的开展迅速，单片机应用不断深入，新技术层出不穷。单片机的应用技术是一项新兴的工程技

6、术，其内涵随着单片机的开展而开展。而单片机的学习不仅让我们明白了计算机硬件的一些知识，更让我们懂得了许多关于现在个人计算机中许多原始的命令的完成原理。随着技术的不断开展，消毒柜新品的高技术含量主要表达在模糊逻辑化的控制、触摸屏式面板、数码、微电脑液晶显示和纳米等新材料的使用上。可以说，家电产品的新技术已全面使用在消毒柜上了。本次设计的完成实现了单片机控制消毒电路，从另一个角度上，我们可以看到这种功能的开展前景。当前，时髦的储存器比比皆是，我们这个小小的设计也许并算不了什么，但是如果我们能在这个领域开展到微型芯片的程度，我们也许可以领导一代存储器的新潮流。1.2 本设计的主要思想要设计一个具有预

7、约功能的消毒设备，就要求它要有时钟功能，否那么就不能及时有效的完成该功能。因此可以通过按键电路来完成对时钟的设置和时间的预定，同时按键电路还可以完成对消毒模式和消毒时间的选择以及紧急情况下停止消毒。而消毒设备的工作情况那么是通过液晶显示屏和LED灯来了解的。这些功能根本上是通过软件来完成的，因此本设计在硬件设计上是相比照拟简单的。2 .智能消毒总体方案设计图2T智能消毒设备总体方框图智能消毒设备总体方框如图2T所示，主要包括供电电源电路、电热管电路、臭氧电路、报警电路、按键选择电路、液晶显示电路、LED灯电路和单片机控制电路。电源模块是用来对整个系统供电；报警提醒模块用来提示消毒结束；按键电路

8、用于设置时间、预约时间、选择模式、选择时间以及取消消毒；液晶显示模块用来显示时钟以及剩余消毒的时间；LED灯电路用来观察消毒情况，单片机控制电路是电路的中心，其工作过程为接入电源，单片机控制液晶显示屏显示WaittilileOO:00以及当前的时间，按下选择消毒方式和时间的按键，关上门后消毒就开始了。单片机接收到消毒的信号就相应发出对应的信号，这时液晶显示屏上的00:00变成选定的时间。如果选择的是高温消毒，继电器接通加热的电路，LED灯1亮，高温杀毒就开始了。相同假设选择的是臭氧消毒，继电器就接通臭氧消毒电路，LED灯2亮。臭氧发生器就开始工作，产生臭氧开始消毒。随着时间的过去，显示屏上的剩

9、余时间也逐渐减少了，最终变叵100:00。这时可以隐约听到“咔”一声，那是继电器的声音。然后蜂鸣器响起，LED灯1灭了，LED灯3亮。如果消毒时间还没到，但你又不想继续了，这时可以按下复位键，就可以将消毒进行的状态变为初始等待状态。该电路具有电路简单、制作容易、使用灵活等优点，非常适合在部队、厂矿、机关、学校、医院等集体食堂和家庭及各类餐馆、饭店的消毒柜中安装使用。通过该电路，可以进一步了解到单片机电路的应用扩展功能和指令应用技巧。3 .各模块方案的设计与选择3.1 智能消毒设备的电源模块本系统需要使用12V和5V两种电压给电路各个模块供电，所以采用经典的三端稳压芯片LM7812和LM7805

10、制作电源。利用该方法方便简单，工作稳定可靠。3. 2智能消毒设备的液晶显示模块方案一：采用LCD1602液晶来充当显示模块。该液晶显示器以其微功耗、显示内容丰富、体积小、超薄轻巧等诸多优点在电子设计中被广泛应用。方案二：采用8段数码管显示。虽然数码管的价格较液晶低廉。但其耗电量大，显示不美观大方。而且动态显示易乱码。基于上述考虑，应选择方案一。1.1 3智能消毒设备的臭瓶消毒模块由于臭氧只能就地生产，目前最经济也是技术最成熟的产生臭氧的方式为电晕放电，而用于空气消毒的臭氧发生器多是使用陶瓷片高频放电的模式，它具有结构简单、性能可靠、运行费用低及调节灵活等优点。3.4 智能消毒设备的单片机控制模

11、块方案一：采用ATMEL公司的STC89C52作为系统控制器的CPU方案。该单片机算术运算功能强，软件编程较灵活、自由度大，可以用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且由于其功耗低、体积小、技术成熟和本钱低等优点。方案二：采用ATmega16单片机。此单片机具有一整套的编程与系统开发工具，支持片内调试与编程。该单片机为单调指令，执行速度快，而且IO口驱动能力强，应用灵活，价格低廉。由于本次设计采用资源较少，控制器主要用于各模块控制对显示、报警、计时等。STC89C52根本可完成设计需要,所以选择方案一。3.5 软件编程汇编语言作为传统的编程语言，具有执行效率高的优点，但其本身是低级语言，编程效率

12、较低,可移植性和可读性差，维护极不方便。而C语言以其结构化，容易维护，容易移植的优势满足开发的需要。且控制能力增强，有易于上手的特点，使我们能顺利的用C语言到达我们要的效果。因此该设计的软件我们使用C语言进行编程。4.各模块硬件的设计本系统主要包括供电电源电路、电热管电路、臭氧消毒电路、报警电路、按键选择电路、液晶显示电路、LED电路和单片机控制电路。图4总原理图4.1 智能消毒设备的电源模块图4-2电源电路电源是各种用电设备的动力装置，是电子工业的根底产品。由于我们需要的并不是220V的交流电，因此需要将220V变成我们需要的12V和5V。由图4-2可以看出本设计是利用了三端稳压芯片LM78

13、12和LM7805来制作电源。接口P2的两个端口接的就是220V交流电通过变压器的输出。将其接入整流电桥即可得到约为7.5V的直流电，其中电容104起到了滤波的作用，减少杂波的干扰，通过7812稳压块获得稳定的+12直流电源，。同理将12V电压的一个分支再通过7805即可得到相应的+5V直流电压。电源电路应注意以下事项的：(1)由于直流稳定电源一般是由交流电源经整流稳压等环节而形成的，这就不可防止地在直流稳定量中多少带有一些交流成份。(2)直流稳压电交流电经过整流和滤波可以变成直流电，但是它的电压是不稳定的：供电电压的变化或用电电流的变化，都能引起电源电压的波动。要获得稳定不变的直流电源，还必

14、须再增加稳压电路。(3)7812和7805稳压块在降压电路中应注意输入输出压差不能太大，太大那么转换效率急速降低，而且容易击穿损坏。输出电流不能太大，+1.5A是其极限值，大电流的输出，散热片的尺寸要足够大，否那么会导致高温保护或热击穿。输入输出压差也不能太小，大小效率很差。4.2智能消毒设备的电热管加热模块图4-3电热管加热局部电路图4-3中P2的两个接口就是代表着220V交流电对电热管加热，而继电器由电源电路引出的+5V电源供电。刚开始接入电源没有按按键的时候，开关Kl是向上打，即1、2是导通的，此时电热管电路是没有接入的。当我们按下按键的时候，P20输出低电平，三极管Q2导通，继电器开关

15、Kl就向下打，即此时1、3导通。这时220V的电源就开始对电热管加热，使其对物品进行高温消毒。同时LED灯1也亮起。当按下停止键或者消毒时间到时，单片时机发送一个信号到该模块，P20输出高电平，Q2截止，继电器开关会适时的往上打，这时电热管电路就恢复了断开状态，LED灯1也会灭掉。通过看LED灯1的亮和灭就可以知道高温消毒是否在进行。4.3智能消毒设备的臭氧消毒模块图4-4臭氧消毒电路臭氧消毒电路原理和高温消毒是类似的，一样是通过继电器来控制臭氧发生器的开关。刚开始接入电源没有按按键的时候，开关KI是向上打，即1、2是导通的，此时臭氧电路是没有接入的。当我们按下按键的时候，P21输出低电平，三

16、极管Q3导通，继电器开关KI就向下打，即此时1、3导通。这时12V电源提供臭氧发生器开始工作，使其对物品进行臭氧消毒。同时LED灯2也亮起。当按下停止键或者消毒时间到时，单片时机发送一个信号到该模块，P21输出高电平，Q3截止，继电器开关会适时的往上打，这时臭氧消毒电路就恢复了断开状态，LED灯2也会灭掉。同样通过看LED灯2的亮和灭就可以知道臭氧消毒是否在进行。在继电器吸和到断开瞬间，由于线圈中的电流不能突变，将在线圈产生下正上负的感应电压，是晶体管集电极承受很高电压，有可能损坏驱动管Q2,为此在继电器线圈两端并接一个续流二极管Db使线圈两端的感应电压被定位在0.7V左右。正常工作是，线圈上的电压上正下负，二极管DI截止，对电路没有影响。4.4智能