本實(shí)用新型涉及一種控制系統(tǒng),尤其涉及一種專用于空氣凈化器的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：室內(nèi)空氣凈化器是近幾年來(lái)逐步受到關(guān)注的，現(xiàn)如今，部分城市區(qū)域會(huì)有霧霾現(xiàn)象出現(xiàn)，惡劣的天氣情況影響人們的日常生活與身體健康；空氣質(zhì)量的好壞直接影響人的生活質(zhì)量，室內(nèi)空氣清潔器便是用來(lái)改善和清潔空氣的質(zhì)量；在室內(nèi)影響人們健康和舒適感的因素是濕度、溫度、風(fēng)速和空氣質(zhì)量等。在60年代至70年代，人們僅關(guān)心室內(nèi)的溫濕度和風(fēng)速因素；今天，室內(nèi)空氣質(zhì)量則成為主要的考慮因素；特別在1973年能源危機(jī)以來(lái)，為了減少熱量損失，節(jié)約能源，建筑物的氣密性很高；室內(nèi)空氣中的有害物質(zhì)由于積聚效應(yīng)，濃度比室外高5~10倍以上；建筑材料、辦公設(shè)備、家具、日用化學(xué)品、以及人們的活動(dòng)及自身新陳代謝等都會(huì)造成室內(nèi)空氣污染；根據(jù)歐洲、北美及日本等國(guó)家對(duì)大量的辦公室、學(xué)校、住宅及其他非生產(chǎn)建筑物的詳細(xì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究表明，在不少建筑物內(nèi)發(fā)生各種建筑查研究表明，在不少建筑物內(nèi)發(fā)生各種建筑物疾病:建筑物綜合癥(SBS),建筑物關(guān)連癥(BRI)和多元化學(xué)物質(zhì)過(guò)敏癥<MCS；出現(xiàn)頭疼、呼吸道和眼刺激、疲倦欲睡、發(fā)熱、惡心，以及過(guò)敏性肺炎、過(guò)敏性鼻炎、哮喘、傳染性疾病和皮炎等癥狀；這些疾病與環(huán)境因素、精神因素及接觸的空氣污染物有關(guān)，歸根結(jié)底是由于室內(nèi)空氣質(zhì)量差引起的；空氣污染物是指由于人類活動(dòng)或自然過(guò)程排入空氣的并對(duì)人類或環(huán)境產(chǎn)生有害影響的那些物質(zhì)；一般分為固態(tài)污染物和氣態(tài)污染物兩大類，固態(tài)污染物常見(jiàn)的有粉塵、煙霧等（通常稱為顆粒物）；氣態(tài)污染物常見(jiàn)的有裝修污染產(chǎn)生的甲醛、苯、氨、揮發(fā)性有機(jī)物等。紫外光空氣凈化器，其主要的消毒滅菌方式是利用了紫外線的原理通過(guò)紫外線的照射，穿透微生物的細(xì)胞膜，破壞各種病菌，細(xì)菌，寄生蟲(chóng)以及其他致病體的DNA結(jié)構(gòu)，毀壞其核酸分子鍵，使細(xì)菌當(dāng)即死亡或不能繁殖后代；與此同時(shí)，紫外光空氣凈化器必須完成空氣過(guò)濾、通風(fēng)以及自動(dòng)采集空氣質(zhì)量、室內(nèi)人體紅外指標(biāo)的功能。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本實(shí)用新型為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的空氣凈化器控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)良好的數(shù)據(jù)采集，及良好的控制功能；為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是：一種空氣凈化器控制系統(tǒng)，包括驅(qū)動(dòng)控制模塊及主控制模塊；所述驅(qū)動(dòng)控制模塊與所述主控制模塊相連接；其特征在于：所述驅(qū)動(dòng)控制模塊包括燈管驅(qū)動(dòng)控制電路、電源控制模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路；所述燈管驅(qū)動(dòng)控制電路、電源控制模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路均與所述主控制模塊內(nèi)的中心處理器相連接；所述主控制模塊包括中心處理器、傳感器數(shù)據(jù)采集電路、顯示器控制電路、功能按鍵控制電路、仿真下載電路及紅外遙控電路；所述中心處理器分別與所述傳感器數(shù)據(jù)采集電路、顯示器控制電路、功能按鍵控制電路、仿真下載電路及紅外遙控電路相連接；進(jìn)一步改進(jìn)，所述電源控制模塊包括外部變壓器、內(nèi)部變壓器、整流電路、一個(gè)5V穩(wěn)壓器及一個(gè)9V穩(wěn)壓器；進(jìn)一步改進(jìn)，所述主控制模塊為單片機(jī)控制模塊；進(jìn)一步改進(jìn)，所述仿真下載電路包括JTAG仿真電路及2ISP下載電路；一種空氣凈化器，包括上述控制系統(tǒng)；與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用上述方案，本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型利用單片機(jī)控制芯片控制系統(tǒng)中的所有模塊工作，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集的智能化，提高了數(shù)據(jù)采集的效率；同時(shí)利用單片機(jī)、傳感器、驅(qū)動(dòng)模塊的控制，實(shí)現(xiàn)了良好的控制功能，加強(qiáng)對(duì)紫外線過(guò)濾的效果。附圖說(shuō)明圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型中電源控制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型中電源控制模塊的電路原理圖；圖4是本實(shí)用新型中電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路的電路原理圖；圖5是本實(shí)用新型中燈管驅(qū)動(dòng)控制電路的電路原理圖；圖6是本實(shí)用新型中顯示器控制電路的電路原理圖；圖7是本實(shí)用新型中功能按鍵控制電路的電路原理圖；圖8是本實(shí)用新型中JTAG仿真電路的電路原理圖；圖9是本實(shí)用新型中2ISP下載電路的電路原理圖；圖10是本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)程序總體結(jié)構(gòu)圖；圖11是本實(shí)用新型的主程序流程示意圖；圖12是本實(shí)用新型的初始化程序的流程圖；圖13是本實(shí)用新型的電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制程序流程圖；圖14是本實(shí)用新型的燈管驅(qū)動(dòng)與控制的流程示意圖；圖15是本實(shí)用新型的紅外遙控程序示意圖；圖16是本實(shí)用新型的功能按鍵控制程序流程示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示，一種空氣凈化器控制系統(tǒng)，包括驅(qū)動(dòng)控制模塊及主控制模塊；所述驅(qū)動(dòng)控制模塊與所述主控制模塊相連接；其特征在于：所述驅(qū)動(dòng)控制模塊包括燈管驅(qū)動(dòng)控制電路、電源控制模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路；所述燈管驅(qū)動(dòng)控制電路、電源控制模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路均與所述主控制模塊內(nèi)的中心處理器相連接；所述主控制模塊包括中心處理器、傳感器數(shù)據(jù)采集電路、顯示器控制電路、功能按鍵控制電路、仿真下載電路及紅外遙控電路；所述中心處理器分別與所述傳感器數(shù)據(jù)采集電路、顯示器控制電路、功能按鍵控制電路、仿真下載電路及紅外遙控電路相連接；如圖2、圖3所示，所述電源控制模塊包括外部變壓器、內(nèi)部變壓器、整流電路、一個(gè)5V穩(wěn)壓器及一個(gè)9V穩(wěn)壓器；電源控制模塊是整個(gè)控制系統(tǒng)的供電核心，空氣凈化器的電源經(jīng)外部變壓器輸入了110V的交流電壓，但是本控制系統(tǒng)由于受到元?dú)饧ぷ麟妷旱挠绊懀涔╇婎愋陀腥N，一是110V交流電，一是5V的直流電壓，一是9V的直流電壓，電源電路首先將電壓進(jìn)行降壓，轉(zhuǎn)換為12V電源，然后經(jīng)過(guò)橋式整流與直流變換得到12V的直流電源；控制系統(tǒng)部分使用的直流電源電路原理如圖3所示，根據(jù)主控制電路上元器件的特性，紅外傳感器正常工作需要9V電源，而單片機(jī)等其它分支電路都需要直流5V供電；從電路原理圖可以看出，外部輸入電壓為110V/50Hz的交流，經(jīng)過(guò)變壓器T1進(jìn)行降壓，得到12V交流電，從電路原理圖可以看出，外部輸入電壓為110V/50Hz的交流，經(jīng)過(guò)變壓器T1進(jìn)行降壓，得到12V交流電，隨后經(jīng)由二極管D、D、D、和電容組成整流濾波電路得到12V直流電壓，其中而二極管選用S1AB型，電容選用25V/3300μF的鋁電解電容；使用穩(wěn)壓芯片將12V變換為5V和9V的直流電壓；從圖中可以看出，三端穩(wěn)壓芯片LM7805的OUT端輸出的5V直流電壓經(jīng)過(guò)電容C2濾波后，為TGS800傳感器電路、單片機(jī)電路、顯示器電路等模塊供電；而使用具有+9V電壓輸出的三端穩(wěn)壓芯片LM7809得到9V直流電，進(jìn)行直流濾波后將9V為L(zhǎng)Hi878傳感器電路模塊供電；本實(shí)用新型對(duì)應(yīng)的空氣凈化器，所采用的電機(jī)為電容式啟動(dòng)的單相異步交流電機(jī)，電機(jī)工作在110V交流電源下，并由單片機(jī)提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，由ATMEGA128單片機(jī)通過(guò)可控硅驅(qū)動(dòng)光耦MOC3023驅(qū)動(dòng)電機(jī)，控制其導(dǎo)通與轉(zhuǎn)速的變化，單片機(jī)程序?qū)⒏鶕?jù)傳感器提供的信號(hào)、手動(dòng)按鍵信號(hào)對(duì)電機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)和手動(dòng)的調(diào)整，使得空氣凈化器在不同的工作模式下運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，電機(jī)處于對(duì)應(yīng)檔的轉(zhuǎn)速；如圖4所示，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路用于驅(qū)動(dòng)微風(fēng)扇的電機(jī)，機(jī)將在單片機(jī)的控制下帶動(dòng)微風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)，使室內(nèi)空氣形成循環(huán)，調(diào)整空氣凈化器的工作狀態(tài)與殺菌效果；對(duì)于電機(jī)的驅(qū)動(dòng)采用高低電壓驅(qū)動(dòng)方法，即不論電動(dòng)機(jī)工作的頻率如何，在繞組通電的開(kāi)始用高壓供電，使繞組中的電流迅速上升，而后用低壓來(lái)維持繞組中的電流；如圖4所示，VCC41接110V交流電的火線，GND為接地，CAP接啟動(dòng)電容，Data為控制信號(hào)輸入端；當(dāng)空氣凈化器通電時(shí)圖4中電機(jī)MOTOR的1腳接110V交流電，2腳接地，3腳為高電平狀態(tài)，4腳接通啟動(dòng)電容；單片機(jī)通過(guò)PE3引腳發(fā)出低電平信號(hào)后，此時(shí)電機(jī)被啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)；單片機(jī)驅(qū)動(dòng)程序發(fā)出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)MOC3023的M端口，將轉(zhuǎn)化的信號(hào)輸出到Q4管，將該管導(dǎo)通，信號(hào)輸出到MOTOR引腳端，電機(jī)即被驅(qū)動(dòng)；圖4中MOC3023(六個(gè)腳)是一種可控硅驅(qū)動(dòng)光耦，1K電阻R8為Q4的門極提供限流作用；在驅(qū)動(dòng)光耦中，發(fā)光二極管把輸入的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)傳給光敏管，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出，由于沒(méi)有直接的電氣連接，這樣既耦合傳輸了信號(hào)，又有隔離干擾的作用；如圖所示，空氣凈化器的主要原理是利用紫外光燈管進(jìn)行殺菌，利用紫外線的原理通過(guò)紫外線的照射，穿透微生物的細(xì)胞膜，破壞各種病菌，細(xì)菌，寄生蟲(chóng)以及其他致病體的DNA結(jié)構(gòu)，毀壞其核酸分子鍵，使細(xì)菌當(dāng)即死亡或不能繁殖后代，從而達(dá)到消毒滅菌的作用，同時(shí)加以過(guò)濾網(wǎng)凈化空氣；微風(fēng)扇在電機(jī)帶動(dòng)的情況下，實(shí)現(xiàn)儀器的通風(fēng)作用，使得空氣形成流動(dòng)，經(jīng)過(guò)過(guò)濾網(wǎng)在紫外光燈管發(fā)射的紫外線下進(jìn)行殺菌、消毒；在本實(shí)用新型中，采用的紫外光燈管是Philips的8W紫光燈，額定工作電壓為110V，波長(zhǎng)范圍為254-365nm；對(duì)于該紫外光燈管，其控制模塊比較簡(jiǎn)單，除了如上按鍵K3對(duì)其使用壽命的計(jì)時(shí)與復(fù)位處理外，紫外光燈管的導(dǎo)通控制則是利用單片機(jī)指令來(lái)實(shí)現(xiàn)的；其控制電路同樣是通過(guò)單片機(jī)控制可控硅驅(qū)動(dòng)光耦MOC3023來(lái)實(shí)現(xiàn)的，燈管驅(qū)動(dòng)控制電路如圖5所示；由圖5可知，燈管驅(qū)動(dòng)控制的方式與電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式相同，MOC3023(六個(gè)腳)它是一種可控硅驅(qū)動(dòng)光耦，單片機(jī)引腳PE2發(fā)出低電平信號(hào)后，經(jīng)過(guò)MOC3023直接輸出到LINE端口，將紫外光燈管導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)，BALLAST1為連接電抗鎮(zhèn)流器的引腳；紫外光燈管的導(dǎo)通控制是利用ATmega128單片機(jī)指令來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其控制電路同樣是通過(guò)單片機(jī)控制可控硅驅(qū)動(dòng)光耦MOC3023來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)ATMEGA128單片機(jī)通過(guò)可控硅驅(qū)動(dòng)光耦MOC3023，驅(qū)動(dòng)Philips紫光燈管，并根據(jù)燈管的工作狀態(tài)反饋信號(hào)，判斷出燈管是否正常工作并完成電路設(shè)計(jì)與程序的編寫(xiě)；如圖6所示，空氣凈化器控制系統(tǒng)中通常設(shè)置顯示器，當(dāng)儀器通電正常運(yùn)行時(shí)，其顯示器就顯示出空氣凈化器的各種信息，包括了：工作模式、房間大小、空氣質(zhì)量、電機(jī)轉(zhuǎn)速、定時(shí)信息、過(guò)濾網(wǎng)狀態(tài)與燈管狀態(tài)信息；在本實(shí)用新型中，顯示器控制電路所述采用的顯示器為SMG12864液晶顯示器；優(yōu)選的，型號(hào)為SMG12864G2-ZK，這是128×64點(diǎn)陣的漢字圖形型液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置國(guó)標(biāo)GB2312碼簡(jiǎn)體中文字庫(kù)（16×16點(diǎn)陣）、128個(gè)字符（8×16點(diǎn)陣）及64×256點(diǎn)陣的顯示RAM（GDRAM）；可以與CPU直接接口，提供兩種界面來(lái)連接微處理機(jī)：8位并行及串行兩種連接方式；具有多種功能：光標(biāo)顯示、畫(huà)面移位、睡眠模式等；SMG12864液晶顯示器共20引腳，液晶模塊由外部提供+5V電源，腳3是顯示器的對(duì)比度調(diào)節(jié)，連接到UR2電位器上，以便獲取顯示器最佳的顯示效果；第17腳是LCD屏的復(fù)位功能引腳；第19和20引腳分別為顯示器背光的正負(fù)極，LED+和LED-同樣由+5V電源提供；片選信號(hào)RS、讀寫(xiě)控制信號(hào)RW、使能信號(hào)E分別接到ATmega128單片機(jī)的PG0-PG2引腳上；液晶顯示器的DB7-DB0為數(shù)據(jù)信號(hào)引腳，接在了ATmega128的PA7-PA0輸入輸出接口上；采用了SMG12864液晶顯示器，型號(hào)為SMG12864G2-ZK，這是128×64點(diǎn)陣的漢字圖形型液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形；液晶顯示器的主要功能負(fù)責(zé)顯示空氣凈化器的工作信息，包括了工作模式、房間大小、紫外燈管與過(guò)濾網(wǎng)工作狀態(tài)、空氣質(zhì)量、定時(shí)設(shè)置等信息，通過(guò)ATmega128單片機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的I/O交換；根據(jù)常用的紅外遙控裝置，本實(shí)用新型的紅外遙控裝置共分為兩個(gè)部分：紅外發(fā)射模塊與紅外接收模塊，應(yīng)用編/解碼專用集成電路芯片來(lái)進(jìn)行遙控操作；紅外發(fā)射模塊即遙控器的信號(hào)發(fā)射端，發(fā)射部分包括鍵盤(pán)矩陣、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器；接收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路；紅外遙控器發(fā)射電路的功能組成，其中的編碼器即調(diào)制信號(hào)，按遙控器用途的編碼方式可以很簡(jiǎn)單、也可以很復(fù)雜；如圖7所示，按鍵是最簡(jiǎn)單的單片機(jī)輸入設(shè)備，通過(guò)按鍵輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)或命令，可實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話功能；在本實(shí)用新型中，燈管狀態(tài)復(fù)位按鍵K3與過(guò)濾網(wǎng)狀態(tài)復(fù)位按鍵K2；K2、K3為過(guò)濾網(wǎng)和紫外光燈管的狀態(tài)復(fù)位按鍵，分別接到單片機(jī)的PD1、PD0引腳上，PD0與PD1為單片機(jī)的中斷處理引腳，通過(guò)中斷的處理，將計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)復(fù)位到初始狀態(tài)，重新計(jì)時(shí)；進(jìn)一步的，所述仿真下載電路包括JTAG仿真電路及2ISP下載電路；如圖8所示，JTAG是單片機(jī)最典型的程序仿真接口方式，是一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試協(xié)議，主要用于芯片內(nèi)部測(cè)試，擁有在線編程的方式；本空氣凈化器控制系統(tǒng)的單片機(jī)仿真電路則是采用JTAG方式，改進(jìn)了標(biāo)準(zhǔn)接口；其電路原理如圖8所表示；JTAG接口連接+5V電源，輸出到ATmega128接口的信號(hào)為TCK、TDO、TMS、TDI，電路中附加一些保護(hù)電阻；改進(jìn)后的JTAG接功能口如下：表1改進(jìn)后的JTAG接口引腳名稱描述1TCK測(cè)試時(shí)鐘2GNDNC3TDO測(cè)試數(shù)據(jù)輸出4VTref接電源5TMS測(cè)試模式選擇6nSRST接系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)7Vsupply接電源8nTRSTNC9TDI測(cè)試數(shù)據(jù)輸入10GND接地如圖9所示，由AVR單片機(jī)控制系統(tǒng)的特性可知，AVRISP是AVR單片機(jī)最典型的程序下載方式，AVR單片機(jī)都有ISP下載接口，可以通過(guò)ISP下載線把程序下載到單片機(jī)中；ISP下載線成本低廉，制作簡(jiǎn)單，一個(gè)并口ISP下載線只需幾十元即可得到；因此，在本控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中也采用了AVRISP方式下載ATmega128單片機(jī)的程序；ISP接口的電路如圖9所示，為AVRISP的并行接口電路原理；從圖9可以看出，ISP接口的4、6、8、10引腳接地處理，2腳則接+5V電源，為工作電路供電，1引腳接單片機(jī)的MOSI，3引腳懸空處理，5腳接RST，7腳接到SCK，9腳連接到MISO上，其主要功能如下：表2集成的ISP接口引腳名稱描述1MOSI主機(jī)輸出從機(jī)輸入2VCC接電源3NCNC4GNDNC5RST接系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)6GNDNC7SCK串行時(shí)鐘8GNDNC9MISO主機(jī)輸出從機(jī)輸入10GND接地MISO：是SPI通道的主機(jī)數(shù)據(jù)輸入，從機(jī)數(shù)據(jù)輸出。當(dāng)單片機(jī)工作于主機(jī)模式時(shí)，不論DDB3設(shè)置如何，這個(gè)引腳都將設(shè)置為輸入。當(dāng)工作于從機(jī)模式時(shí)，這個(gè)引腳的數(shù)據(jù)方向由DDB3控制。設(shè)置為輸入后，上拉電阻由PORTB3控制；MOSI：是SPI通道的主機(jī)數(shù)據(jù)輸出，從機(jī)數(shù)據(jù)輸入。當(dāng)工作于從機(jī)模式時(shí)，不論DDB2設(shè)置如何，這個(gè)引腳都將設(shè)置為輸入；當(dāng)工作于主機(jī)模式時(shí)，這個(gè)引腳的數(shù)據(jù)方向由DDB2控制；設(shè)置為輸入后，上拉電阻由PORTB2控制；SCK：是SPI通道的主機(jī)時(shí)鐘輸出，從機(jī)時(shí)鐘輸入。當(dāng)工作于從機(jī)模式時(shí)，不論DDB1設(shè)置如何，這個(gè)引腳都將設(shè)置為輸入；當(dāng)工作于主機(jī)模式時(shí)，這個(gè)引腳的數(shù)據(jù)方向由DDB1控制；設(shè)置為輸入后，上拉電阻由PORTB1控制；RST：是復(fù)位輸入引腳，超過(guò)最小門限時(shí)間的低電平將引起系統(tǒng)復(fù)位，低于此時(shí)間的脈沖不能保證可靠復(fù)位；進(jìn)一步改進(jìn)，所述主控制模塊為單片機(jī)控制模塊；優(yōu)選的，在本實(shí)用新型中，AVR單片機(jī)采用的是基于AVRRISC結(jié)構(gòu)的8位低功耗CMOS微處理器ATmega128，AVR單片機(jī)是一款基于RISC指令架構(gòu)的8位單片機(jī)；AVR單片機(jī)采用RISC結(jié)構(gòu)，具有1MIPS/MHz的高速運(yùn)行處理能力；AVR單片機(jī)運(yùn)用Harvard結(jié)構(gòu)，在前一條指令執(zhí)行的時(shí)候就取出現(xiàn)行的指令，然后以一個(gè)周期執(zhí)行指令；在其他的RISC以及類似RISC結(jié)構(gòu)的單片機(jī)中，外部振蕩器的時(shí)鐘被分頻降低到傳統(tǒng)的內(nèi)部指令執(zhí)行周期，這種分頻最大達(dá)12倍（8051）；AVR單片機(jī)是用一個(gè)時(shí)鐘周期執(zhí)行一條指令的，它是8位單片機(jī)中第一個(gè)真正的RISC結(jié)構(gòu)的單片機(jī)；由于AVR單片機(jī)采用了Harvard結(jié)構(gòu)，所以它的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是分開(kāi)組織和尋址的，尋址空間分別為可直接訪問(wèn)8MB的程序存儲(chǔ)器和8MB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；同時(shí)，由32個(gè)通用工作寄存器所構(gòu)成的寄存器組被雙向映射，因此，可以采用讀寫(xiě)寄存器和讀寫(xiě)片內(nèi)快速SRAM存儲(chǔ)器兩種方式來(lái)訪問(wèn)32個(gè)通用工作寄存器；傳感器數(shù)據(jù)采集電路是利用傳感器對(duì)外部信號(hào)進(jìn)行采集與處理功能的實(shí)現(xiàn)，分為運(yùn)動(dòng)傳感器與化學(xué)傳感器兩個(gè)分支。運(yùn)動(dòng)傳感器為L(zhǎng)Hi878熱釋紅外傳感器，用于檢測(cè)移動(dòng)的人體紅外信號(hào)源，當(dāng)人體對(duì)空氣凈化器發(fā)射的紅外信號(hào)變強(qiáng)的時(shí)候，電機(jī)轉(zhuǎn)速加快，加強(qiáng)空氣凈化幅度；化學(xué)傳感器為TGS氣體傳感器，用于檢測(cè)甲烷和丙烷等可燃性氣體、一氧化碳、硫化氫等有毒氣體，以及酒精等各種氣體濃度，當(dāng)室內(nèi)的氣體濃度發(fā)生變化的時(shí)候，TGS傳感器輸出不同的電壓增量，由AVR單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理，并對(duì)應(yīng)狀態(tài)調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速；上述硬件模塊如果要很好的實(shí)現(xiàn)凈化功能，還需要配合一定軟件模塊才能更好的實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制，具體內(nèi)容如下：如圖10所示，軟件模塊主要包括以下程序模塊：端口初始化程序、傳感器采集信號(hào)處理程序、顯示器控制程序、電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序、紫外燈管驅(qū)動(dòng)程序、紅外信號(hào)處理程序、按鍵功能程序；其主程序流程如圖11所示，控制系統(tǒng)通上電源并開(kāi)機(jī)工作后，系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)的初始化，分配端口地址，讀取兩個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)檢測(cè)信號(hào)，點(diǎn)亮液晶顯示器工作；隨后將根據(jù)紅外遙控和功能按鍵的指令，執(zhí)行系統(tǒng)的遙控與按鍵子程序，調(diào)整空氣凈化器的工作模式，進(jìn)而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速、紫外光燈管的導(dǎo)通，使整個(gè)電路控制系統(tǒng)進(jìn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)；由圖11可以看出，系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)主要是圍繞電路硬件設(shè)備與系統(tǒng)的功能需求進(jìn)行的。系統(tǒng)在經(jīng)過(guò)程序的初始化設(shè)置后，將進(jìn)入控制電路的循環(huán)中，檢測(cè)信號(hào)、判斷信號(hào)、發(fā)出正確指令，以達(dá)到控制紫外線室內(nèi)空氣凈化器工作參數(shù)的目的；如圖12所示，控制系統(tǒng)的初始化程序，即對(duì)相應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行初始化，包括堆棧設(shè)定、載入定時(shí)器中斷初值、各標(biāo)志位初始化、工作模式參數(shù)、各變量初始化、顯示程序運(yùn)行、端口初始化設(shè)置；在初始化的過(guò)程中，空氣凈化器的外部表現(xiàn)為電機(jī)運(yùn)行的導(dǎo)通、紫外燈管的導(dǎo)通、顯示器點(diǎn)亮工作，初始化程序的流程如圖12所示，為開(kāi)機(jī)后的初始讀取程序的運(yùn)行流程；SMG12864液晶顯示器需要顯示的信息包括了：工作模式、房間大小、空氣質(zhì)量、電機(jī)轉(zhuǎn)速、定時(shí)信息、過(guò)濾網(wǎng)狀態(tài)與燈管狀態(tài)信息；SMG12864液晶顯示器的顯示資料RAM提供64×2個(gè)位元組的空間，最多可以控制4行16字（64個(gè)字）的中文字型顯示，當(dāng)寫(xiě)入顯示資料RAM時(shí)，可以分別顯示CGROM、HCGROM與CGRAM的字型；ST7920A可以顯示三種字型，分別是半寬的HCGROM字型、CGRAM字型及中文CGROM字型，三種字型的選擇，由在DDRAM中寫(xiě)入的編碼選擇，在0000H—0006H的編碼中將自動(dòng)的結(jié)合下一個(gè)位元組，組成兩個(gè)位元組的編碼達(dá)成中文字型的編碼（A140—D75F），各種字型詳細(xì)編碼如下：1.顯示半寬字型：將8位元資料寫(xiě)入DDRAM中，范圍為02H—7FH的編碼；2.顯示CGRAM字型：將16位元資料寫(xiě)入DDRAM中，共有0000H，0002H，0004H，0006H四種編碼；3.顯示中文字形：將16位元資料寫(xiě)入DDRAMK，范圍A1A1H—F7FEH編碼；與SMG12864液晶的清除顯示、顯示狀態(tài)和睡眠選擇的操作指令如下列表3所示：表3SMG12864液晶主要操作指令CODE：RWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0清除顯示LLLLLLLLLH顯示狀態(tài)LLLLLHS/CR/LXX睡眠選擇LLLLLLHSLXX清除顯示的指令代碼為01H，功能為清除顯示屏幕，把DDRAM位址計(jì)數(shù)器調(diào)整為“00H”；顯示狀態(tài)的功能為：10H/14H：光標(biāo)左/右移，18H/1CH：整體顯示左右移動(dòng)，光標(biāo)跟隨移動(dòng)，AC值不變；睡眠選擇的功能：SL=1：脫離睡眠模式，SL=0：進(jìn)入睡眠模式；如圖13所示，電機(jī)的驅(qū)動(dòng)是利用單片機(jī)輸出的低電平導(dǎo)通信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，提供給電機(jī)低電平驅(qū)動(dòng)信號(hào)的是PE3端口，執(zhí)行導(dǎo)通的語(yǔ)句為：PORTE=0xFF;DDRE=0x0F；電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制程序的流程如圖13所示，在電機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，需要根據(jù)空氣凈化器的工作狀態(tài)來(lái)調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度；AVR單片機(jī)端口將通過(guò)按鍵與傳感器檢測(cè)信號(hào)來(lái)判斷儀器需要的工作狀態(tài)，PE3端口將依此來(lái)調(diào)整輸出的高低電平持續(xù)時(shí)間即“占空比”來(lái)調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速；占空比越大，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流越小，轉(zhuǎn)速減慢；占空比越小，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流越大，轉(zhuǎn)速加快；根據(jù)占空比的大小，電機(jī)轉(zhuǎn)速被分為了一檔、二檔等六個(gè)檔位；此外，對(duì)電機(jī)設(shè)置定時(shí)控制，當(dāng)時(shí)鐘達(dá)到預(yù)設(shè)的關(guān)電機(jī)的時(shí)間時(shí)，電機(jī)將會(huì)停止工作；如圖14所示，紫外燈管的驅(qū)動(dòng)同樣是利用低電平導(dǎo)通信號(hào)的輸出來(lái)實(shí)現(xiàn)的，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的引腳為PB4，執(zhí)行導(dǎo)通的初試化語(yǔ)句為：DDRB=0xff;PORTB=0xff；燈管驅(qū)動(dòng)與控制的流程如圖14所示，首先對(duì)燈管發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，再判斷燈管的異常檢測(cè)信號(hào)，如有異常發(fā)生，則中斷控制子程序，等待返回重新初始化；否則點(diǎn)亮燈管正常運(yùn)行；如圖15所示，紅外發(fā)射器發(fā)射出紅外射線，由紅外接收頭IC接收，并輸出波形，通過(guò)BC2710解碼芯片，將一組數(shù)據(jù)信號(hào)傳送到Atmega128單片機(jī)的PB0、PB1、PB2端口上；如圖16所示，按鍵的控制程序主要是進(jìn)行外部中斷的處理過(guò)程，空氣凈化器控制系統(tǒng)的按鍵主要有六個(gè)，包括了電源開(kāi)關(guān)K1、工作模式選擇K4、房間大小設(shè)置K5、定時(shí)設(shè)置K6以及燈管與過(guò)濾網(wǎng)的狀態(tài)復(fù)位K3、K2，按鍵的程序設(shè)計(jì)主要是通過(guò)中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)發(fā)生按鍵操作的時(shí)候，單片機(jī)引腳將根據(jù)信號(hào)進(jìn)行程序處理按；程序?qū)τ诎存I的觸發(fā)信號(hào)判斷為串行流程，依次判斷每個(gè)按鍵的操作指令，執(zhí)行相應(yīng)的子程序；本實(shí)用新型不局限于上述具體的實(shí)施方式，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員從上述構(gòu)思出發(fā)，不經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)，所作出的種種變換，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3