【摘 要】介紹了基于AVR單片機ATMEGA8的空氣消毒機系統(tǒng)的功能及設計原理，并給出了具體的設計方案，包括系統(tǒng)的硬件電路設計和軟件設計。該消毒機不僅具有臭氧、紫外線和高效濾器組成的三重殺菌消毒功能，還能實時檢測并顯示室內空氣質量情況。此儀器經投入使用后，具有運行穩(wěn)定可靠，適應性好等優(yōu)點。

【關鍵詞】AVR單片機；臭氧；紫外線；消毒

中圖分類號：TP18 文獻標識碼：A 文章編號：1009-8283(2009)03-0099-01

高濃度的臭氧對人體有一定的危害，它能刺激人的呼吸道，造成呼吸系統(tǒng)疾??；造成人的神經中毒，引起頭暈頭疼、視力下降等。因此我們在消毒機設計中，對臭氧的產生時間和濃度進行了控制，并研究設計了消除臭氧的催化裝置，避免了高濃度臭氧的產生，使得臭氧消毒可在有人的環(huán)境中進行。紫外線也具有殺菌消毒的功能。紫外線消毒具有高效率、廣譜性、低成本、長壽命和無二次污染的特點，是國際上公認的主流消毒技術。紫外線殺菌波段主要介于200nm～300nm之間，其中以253.7 nm波長的殺菌能力最強

1 芯片介紹

本消毒柜采用ATMEGA16L控制，ATMEL公司生產的mega16L是一款比較理想的芯片，它的內部集成了較大容量的存儲和豐富強大的硬件接口電路，具備了AVR高檔單片機的MEGE系的全部性能和特點，具有豐富的片內資源，使系統(tǒng)簡潔可靠；運算速快，能達到1Mips的處理速度，有利于實現智能控制算法；1、AVR片機中的mega系列具有超強的抗干擾能力，增強了產品的安全可性。

具有高效、廉價的高級語言開發(fā)環(huán)境，便于功能的擴展與變，極大的縮短了開發(fā)周期

非常適合本系統(tǒng)的開發(fā)。由于利用了芯片在系統(tǒng)編程(ISP)功能，因此不需要移動芯片。在軟件設計時設計成：旦代碼文件被重新編過，即自動下載到芯片，并自動復位運行，是真的“所編即所得”。

2 硬件系統(tǒng)設計

系統(tǒng)以AVR單片機ATMEGA16L為控制核心，外圍電路針對單機的功能特點而設計，充分利用了單片機片內資源豐富的特點，簡了外圍電路，提高了可靠性。下面對其中的主要功能模塊與硬件可性技術逐一分析。

控制電路部分本課題的電磁閥的工作電壓為5V，通過驅動路管腳輸出低電平來驅動光耦發(fā)光，從而啟動加熱器或進水泵的工。鍋壁加熱器：工作時，控制并保持鍋壁的溫度；蒸汽發(fā)生器加熱工作時，控制并保持蒸汽發(fā)生器的溫度；真空泵：對鍋內進行真空作和干燥時進行干燥；加水水泵(加水到儲水箱)：從外面加水到儲箱；進水水泵(往蒸汽發(fā)生器進水)：從儲水箱打水到蒸汽發(fā)生器；是以鍋內進水水泵為例，鍋內加熱棒、蒸汽發(fā)生器、真空泵和水泵工作原理圖相同。高電平不會驅動的LED，是在輸出驅動IC68595的POUT3腳輸出為低的時候發(fā)光，并通過電磁閥啟動進泵工作?？刂齐娐分械腜Z1和PZ2，R13和R5是限流電阻。真空作時，真空泵工作閥先通電1秒，后真空泵通電，真空泵通電5秒后排氣閥通電。

菌類吸收紫外線能量后，引起DNA分核蛋白之間的鏈斷裂而使細菌滅亡。在消毒機設計時，我們把臭氧和紫外線設計成雙重消毒，并在機器中安裝了高效碳濾網，可以有效地清

除空氣中的粉塵和雜質、二手煙，油煙等異味。因此該消毒機具有三重滅菌消毒功能，在殺菌消毒的同時可凈化空氣。

3 控制系統(tǒng)設計

在消毒機的控制系統(tǒng)設計中，主要有三大控制模塊，實現遙控控制、通過繼電器組對臭氧和紫外線以及不同工作模式下風機的運行狀態(tài)的自動控制、空氣質量的檢測以及液晶顯示等功能?？刂葡到y(tǒng)原理框圖如圖1所示，其核心為ATMEGA8單片機。ATMEGA8是ATMEL公司推出的一款高性能、低功耗的8位AVR高檔單片機。ATMEGA8的芯片內部集成了較大容量的存儲器和豐富強大的硬件接口電路，具備高檔單片機全部性能和特點，但其價格僅與低檔單片機相當。它的高性能低價格，使其在產品市場上具有強大的競爭力，應用領域非常廣闊。

整個系統(tǒng)采用遙控器控制，針對不同的室內環(huán)境和殺毒效果，系統(tǒng)分“清新”、“標準”、“強效”三種工作模式。開機默認“標準”模式，開機后由用戶根據環(huán)境自行遙控操作；用LCD實時顯示室內空氣質量和系統(tǒng)運行狀態(tài)，為用戶提供便利的操作界面考慮到高濃度臭氧對人體有害，由程序控制在強效模式下臭氧發(fā)生器的運行時間，每隔30s開啟一次，持續(xù)運行15s，這樣在消除臭氧的催化裝置和軟件控制雙重控制下，既保證臭氧的消毒殺菌作用，又避免了其對人體的危害。

液晶顯示部分主要顯示參數，可顯示三種工作模式、室內動態(tài)空氣質量情況及相應的圖像表示、壽命提示以及設定的定時關機時間。其中室內空氣質量情況用清新度和潔凈度指數來詮釋，并用各指數對應的進度條的格數以及相應的笑臉、苦臉和哭臉分別來顯示空氣質量的好壞，十分形象直觀。在控制系統(tǒng)設計中主要采用LCD驅動器HT1621來驅動控制液晶顯示。HT1621作為一種新型段式液晶顯示器驅動芯片，可以驅動4位128段LCD液晶顯示參數

檢測模塊設計室內空氣質量采用QS-01空氣質量傳感器和PPD4NS煙塵傳感器進行實時監(jiān)測。QS-01是一種二氧化錫半導體氣體傳感器，可檢測多種污染性氣體，靈敏度高，感應特性較好由實驗和傳感器的特性得知：空氣質量的污染程度與電阻RL2008年第6期基于AVR單片機的消毒機控制系統(tǒng)設計·45·

Fig.4 Circuit of output module比例關系，即電壓值越高，污染程度越高，空氣質量越差。Fig.6 Standard circuit of QS-01煙塵的檢測采用日本進口的PPD4NS粉塵傳感器該傳感器可高感度且穩(wěn)定地檢測出1mm以上的微小粒子。PPD4NS是基于與粒子計數器相同的光散亂原理，每個粒子在光照下散射產生的光脈沖通過光電轉換器轉化成為信號幅度較大的電脈沖。當無時，粉塵傳感器輸出高電平，當有顆粒物時，傳感器輸出負脈沖信號在電路設計中將傳感器信號輸出端接在單片機的外部中斷INT0輸入端，通過測量負脈沖持續(xù)的時間長短來測定單位時間內顆粒物的濃度。通過調試可確定不同的顆粒物濃度對應潔凈度指數的進度條格數。

軟件設計：軟件主要控制各模塊的功能實現，主要完成對紅外遙控信號接收、液晶顯示、工作模式運行狀態(tài)(即繼電器組的開關狀態(tài))、空氣質量檢測、定時關機以及對EEPROM進行讀寫來實現壽命提示等功能的控制。所示為遙控中斷子程序的程序流程圖。

Fig.8 Interrupt subroutine flowchart

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